二维码知识科普：快速了解二维码的实现原理

二维条码是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。与一维条码不同的是，二维条码的长度和宽度都可以记载数据，而一维条码仅宽度记载数据。二维条码还有独特的“定位点”和“容错机制”，即使部分条码无法识别或条码受损，也能正确还原条码上的信息。

此外，二维条码的种类繁多，不同的机构开发的二维条码具有不同的结构和编写、读取方法。堆叠式/行排式二维条码，如 Code 16K、Code 49、PDF417（如下图）等。

矩阵式二维码，最受欢迎的是QR CODE。与一维码相比，二维码具有更大的数据存储量，可以包含数字、字符和中文文本等混合内容。它还具有一定的容错性，即使部分损坏，仍能正常读取。此外，二维码的空间利用率也更高。常用二维码对比

活码的原理

活码，作为二维码的高级形态，赋予了二维码更多的可能性。它通过短网址链接至云端信息，使得二维码图案更为简洁、易扫描。更重要的是，活码的内容可以随时更改，而图案保持不变。这极大地便利了二维码的印刷与管理工作，甚至可以先印刷图案，之后再设置内容。

从理论上来说，活码可以支持无限的内容，我们也没有对文本的字数做任何的限制。然而，实际操作中可能会受到网络带宽和服务器性能的影响。当输入过多的文字时，可能会影响二维码的生成与扫描速度。同样，图片和文件的大小也没有限制，但过大的内容可能在手机端无法显示，这与手机的网络状况有关。所以，实际操作中，还是需要把握活码的使用。

这项技术的原理虽简单，却极为实用。现在许多软件和应用都能生成活码。草料并非此技术的原创者，但我们看到了许多企业和个人对这项技术的需求。为此，草料提供二维码系统搭建平台，让更多人能够轻松掌握这项技术。用户只需注册并登录，即可使用简单易用的内容编辑器创建和修改自己的二维码。管理后台则帮助用户有序管理所有创建的二维码，并掌握扫码数据和反馈信息。所有的网页内容存放在公有云上，不仅运行安全、稳定，还省去了高昂的基础设施投入和开发维护成本，节约了应用成本。

用相同的内容制作的二维码为什么图案不同

基本概念：二维条码/二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。它在代码编制上巧妙地利用了构成计算机内部逻辑基础的“0”和“1”比特流概念，通过使用与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息。通过图像输入设备或光电扫描设备，这些信息可以实现自动处理。

二维码具有一些条码技术的共性，如每种码制有其特定的字符集，每个字符占有一定的宽度，并具有一定的校验功能。此外，二维码还具有自动识别不同行信息的功能，并能够处理图形旋转变化点。

值得注意的是，同样的内容，不做任何修改，反复生成的二维码图案都不一样。这是由于这些特定的几何图形是按照一定规律随机分布在平面上的。这就好比一个句子，无论是从左到右写还是从上到下写，表达的都是同一个意思。对于二维码来说，也是同样的道理。

什么是容错率

容错率也叫纠错率，就是指二维码可以被遮挡后仍能被正常扫描，而这个能被遮挡的最大面积就是容错率。

最常见的QR二维码，用的是里德-所罗门码（RS）来做纠错。分有几级，纠错级别越高，整体需要携带的信息越多：L级可纠正约7%错误、M级别可纠正约15%错误、Q级别可纠正约25%错误、H级别可纠正约30%错误。RS码原理比较复杂，整体基于“任意k个确定点可表示一个阶数至少为k-1的多项式”，实际上发送超过k个点，就算中间有一些错误，也能通过数学原理反推出最初的多项式，从而获得信息。并不是所有位置都可以缺损，像最明显的那三个角上的方框，直接影响初始定位。中间零散的部分是内容编码，可以容忍缺损。

由于调整纠错率的时候，二维码的图案分布也要重新调整，所以每次调整纠错率，二维码的图案都会发生变化。