了解微信二维码生成原理 轻松玩转二维码

关于二维码的故事，是从什么时候开始？大家都习惯这个四四方方，或者偶尔变个形状，上面有星星点点，一扫就能跳转的小东西的呢。二维码的出现，实实在在的方便了我们的生活。这么神奇的小东西，您是否真正的了解呢？是否能自己独自生成二维码设计？

二维码是一种特殊类型的条形码，可对数字，字母和日文字符等信息进行编码。本教程是为想要学习二维码的编码过程的程序员编写的。编码过程很复杂，特别是在生成纠错码(error correction code words)的步骤中。本教程将尝试用简单的术语解释整个过程。

二维码历史

二维码格式在1994年由日本公司Denso-Wave创建，该公司是丰田的子公司，生产汽车零部件。该标准定义在ISO / IEC 18004：2006中。

最小的二维码是21x21像素，最大的是177x177像素。尺寸称为Version。21x21像素大小是Version 1，25x25像素大小是Version 2，依此类推。177x177大小像素是Version 40。

此外，二维码包括纠错：当您编码二维码时，您还创建一些冗余数据，这将有助于QR读取器准确读取二维码，即使它的一部分是不可读的数据，也不会影响读取正确的信息。

二维码中有四种级别的纠错，最低的是L，它可以校准7%的字码。之后是可以校准15％的M，然后是可以校准25％的Q，最后是可以校准30％的H。

一个二维码的容量取决于它的版本和错误纠正级别，以及编码的数据类型。二维码可以编码四种数据模式：数字，字符，字节或日文。（ps：实际上还有Extended Channel Interpretation (ECI) mode、Structured Append mode和FNC1 mode，一般情况下用不到，所以作者也没有介绍。）

创建二维码的基本步骤

第一步：数据分析

二维码编码一串文本。二维码标准有四种编码模式：数字，字符，字节和日文。每种编码模式将文本编码为一串二进制数字（1和0），但每个模式使用不同的方法将文本转换为二进制数字，并且每个编码模式使用尽可能最短的一串二进制数字来编码数据。因此，第一步应该是进行数据分析，以确定该文本是否可以符合数字，字母，字节或日文模式的编码，然后选择最优化的编码模式。

第二步：数据编码

当你为需要编码的文本选择了合适的编码模式，下一步是对该文本进行编码。数据编码部分介绍了每种编码模式的详细过程。此步骤的结果若干组8位长的数据码。

第三步：生成纠错码

如上所述，二维码使用纠错。这意味着你得到了该文本对应的数据码后，必须再使用这些数据码生成纠错码（Reed-Solomon error correction）。

二维码扫描器读取数据码和纠错码。通过比较两种码字，扫描仪可以确定是否正确地读取了数据，如果它没有正确地读取数据，则可以利用纠错码纠正数据码的错误。纠错编码部分详细解释了由数据码产生纠错码的过程。

想要了解更多信息，请阅读维基百科上关于的Reed-Solomon error correction的文章。

第四步：最终编码

前面步骤生成的数据码和纠错码必须以一定的顺序排列。对于大尺寸的二维码，数据码和纠错码必须分块排列，这些块必须依据二维码的规格说明交错排列。

第五步：模块放置在矩阵

前面产生数据码和纠错码在正确的顺序排列它们之后，必须将这些二进制数字以特定的方式放置在二维码矩阵中。

第六步：掩码图案

二维码扫描器有时很难正确读取特定模式的码字。针对这种情况，二维码规范中定义了八个掩码图案，每种特定的图案都可以改变原始的二维码图案。

第七步：格式和版本信息

最后一步是在先前步骤留下空白的特定区域中增加格式和（如有必要）的版本信息。格式信息定义了纠错等级和掩码图案的模式。版本信息定义了二维码矩阵的大小和并且仅存在于较大的二维码中。

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