「QRCode 标准阅读」#1 构成及数据编码
基础描述及结构（6.1、6.3）
基础描述（5.3、6.1）
- 块位置：左上角为原点 (0, 0) 向下x+，向右y+
- 版本表示：Version V-E（其中V是版本号，E是纠错等级）
- 数据表示：黑块-1 白块-0（可以带背景全部反色）
- 大小：从版本1到版本40依次是 21x21 ～ 177x177（每增加一个版本，边长增加4）
- 支持的最多字符数（版本40）
- 数字模式：7089
- 字母模式：4296
- 字节模式：2953
- 日文模式：1817
- 纠错等级允许的恢复比例
- L：7%
- M：15%
- Q：25%
- H：30%
二维码结构（6.3）
- 功能图案（function patterns）
- 特征符（finder pattern）7x7黑圈 5x5白圈 3x3黑块
- 分割线（separator）在特征符周围的一圈全白区域
- 时序图案（timing patterns）第7行第7列的两条黑白条纹
- 对齐图案（alignment patterns）版本1无，版本2-6 1个，版本7-13 6个……（附录E）
- 静默区（quiet zone）至少4个单位宽
- 编码区域（encoding region）
- 格式信息（format information）左上角分割线外一圈，左下角分割线右侧，右上角分割线下侧
- 版本信息（version information）版本7后才有，在左下分割线上侧，右上分割线左侧
- 数据及纠错码区域
数据编码（7.4）
数据序列（7.4.1）
默认的 ECI 模式下，比特流以模式标识符开始。如果不是默认 ECI 模式，则需要从 ECI 头开始：
- （4 bits）ECI 模式标识符
- （8/16/24 bits）ECI Designator
比特流的剩余部分由下面几部分组成：
- （4 bits）模式标识符
- 字符数量标识符（长度见下第二个表）
- 数据比特流
| 模式 | 标识符 | 说明 |
|---|---|---|
| ECI | 0111 | |
| 数字模式 | 0001 | 只包含数字0-9，3个数字 10 bits |
| 字母数字模式 | 0010 | 45个字符，0-9A-Z 及9个符号 空格$%*+-./:，2个字符 11 bits |
| 字节模式 | 0100 | 每个字符 8 bits |
| 日本汉字模式 | 1000 | |
| 结构添加模式 | 0011 |
| 版本 | 数字模式字符数量标识符长度 | 字母模式… | 字节模式… | 日文模式… |
|---|---|---|---|---|
| 1~9 | 10 | 9 | 8 | 8 |
| 10～26 | 12 | 11 | 16 | 10 |
| 27～40 | 14 | 13 | 16 | 12 |
ECI 模式（7.4.2）
ECI 模式即使用某些特定的字符映射来把字符转换为比特流
而且都使用字节模式来表示数据（即在 ECI 头后的模式标识符为字节模式的 0100）
每个 ECI 都有一个六位数编号（assignment value），可能占 1、2、3 个 codewords，具体标识方式见下表（占1个 codewords 时开头一定是0，占2个时开头一定是10，占3个时开头一定是110）表中 xxxxxxxx 表示编号的二进制
| ECI Assignment Value | Codewords values |
|---|---|
| 000000 ～ 000127 | 0xxxxxxx |
| 000000 ～ 016383 | 10xxxxxx xxxxxxxx |
| 000000 ～ 999999 | 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx |
而且 ECI 模式下中途可以更换 ECI 指示器，一个 5C（01011100）表示换新的 ECI，后面要接6个 codewords 即6个数字（十六进制30～39）表示编号，而不是用上表中的表示方法。而 5C 正常情况下表示 \ ，所以表示 \ 这个原数据需要用两个 5C
- 例子 1
- 使用
ISO/IEC 8859-7（ECI 000009）来表示希腊字母ΑΒΓΔΕ（该 ECI 下表示为十六进制 A1 A2 A3 A4 A5） - 比特流：
- ECI 标识符：
0111 - ECI 编号：
00001001 - 字节模式标识符：
0100 - 字符数量：
00000101（5个字符） - 数据：
1010000110100010101000111010010010100101
- ECI 标识符：
- 所以最终的比特流：
0111000010010100000001011010000110100010101000111010010010100101
- 使用
- 例子 2（14.3）
- 需要编码的数据：ABC\123456
- 数据流中十六进制（字节模式标识符0100后）：41 42 43 5C 5C 31 32 33 34 35 36
- 需要编码的数据：ABC<后接
ECI 123456下的数据……>- 数据流中十六进制（字节模式标识符0100后）：41 42 43 5C 31 32 33 34 35 36 ……
- 需要编码的数据：ABC\123456
数字模式（7.4.3）
输入的数字字符串（因为开头可以是0）要被分成3个一组，每组会转换为 10 bits 的二进制串（999 -> 1111100111）。剩余不到3个的部分，如果剩2个数字，则将其转换为 7 bits 的二进制串（99 -> 1100011）如果剩1个数字，则将其转换为 4 bits 的二进制串（9 -> 1001）
然后开头加上数字模式标识符 0001 和数量标识符（字符个数转为二进制，并开头补0至长度，长度由版本决定，见上 7.4.1 部分的第二个表）
- 例子
- 数据内容：
01234567（保留开头0） - 数据流部分：
- 数字模式标识符：
0001 - 数量标识符：
0000001000（8，且版本1下规定为 10 bits） - 数据：
- 012 ->
0000001100 - 345 ->
0101011001 - 67 ->
1000011
- 012 ->
- 数字模式标识符：
- 完整数据比特流：
00010000001000000000110001010110011000011
- 数据内容：
数字模式下的比特流长度为：
其中 M 为 4，C 为数量标识符长度（版本1～9为 10，版本10～26为 12，版本27～40为 14），D为输入字符个数，R为剩余部分（若 D mod 3 = 0 则为 0，若 D mod 3 = 1 则为 4，若 D mod 3 = 2 则为 7）
字母数字模式（7.4.4）
数字字母模式（Alphanumeric mode）下支持的编码字符有45个，把它们从0编号至44。其中 0-9 对应数字 0-9，10-35 对应字母 A-Z，36-44 对应9个符号：
输入的字符先按照上表转换为数值，然后分为两个一组，每一组内把 第一个数值 × 45 + 第二个数值，再转换为长度为 11 bits 的二进制串（最大为 44×45+44=2024 -> 11111101000）。如果字符长度为奇数，则会剩余出一个字符，需要将其值转换为长度为 6 bits 的二进制串（最大为 11 -> 101100）
然后开头加上字母数字模式标识符 0010 和数量标识符（长度由 7.4.1 第二个表规定）
- 例子
- 数据内容：AC-42
- 数据流部分：
- 字母数字模式标识符：
0010 - 数量标识符：
000000101（5，且版本1下规定长度为9） - 数据：AC-42 -> 10 12 41 4 2 -> (10 12)(41 4)(2)
- 10 12 -> 10*45+12=462 ->
00111001110 - 41 4 -> 41*45+4=1849 ->
11100111001 - 2 -> 2 ->
000010
- 10 12 -> 10*45+12=462 ->
- 字母数字模式标识符：
- 完整数据比特流：
00100000001010011100111011100111001000010 - 字母数字模式下的比特流长度为：
其中 M 为 4，C 为数量标识符长度，D 为原数据长度
字节模式（7.4.5）
字节模式（Byte mode）下把每个字符根据 Latin-1（ISO/IEC 8859-1） 编码成 8 bits（1字节），直接接在字节模式标识符 0100 和数量标识符（长度由 7.4.1 第二个表规定）的后面。
字节模式下的比特流长度：
其中 M 为 4，C 为数量标识符长度，D 为原数据长度
中文编码
中文在转换成比特流的时候也使用字节模式，需要用 UTF-8 编码，每个字符会被编码成 3 个字节
混合模式（7.4.7）
一个二维码的数据流中也可以使用多种模式，且不需要特别表示。更换新的模式时只需要正常添加 模式标识符+数量标识符+数据 即可
- 例子
- 原始数据：123测试
- 数据流：
- 数字模式：
- 标识符：
0001 - 数量标识符：
0000000011（3，长度10） - 数据：123 ->
0001111011
- 标识符：
- 字节模式：测试 -> E6 B5 8B / E8 AF 95
- 标识符：
0100 - 数量标识符：
00000110（6，长度8） - 数据：
- 测 ->
111001101011010110001011 - 试 ->
111010001010111110010101
- 测 ->
- 标识符：
- 数字模式：
- 完整数据比特流：
000100000000110001111011010000000110111001101011010110001011111010001010111110010101
结束符（7.4.9）
在数据的末尾要填充4个0作为结束符，如果容量不足的话可以缩短或省略
即能填下则加4个0，填不下则能加几个0就加几个0
填充 padding bits（7.4.10）
转换后的数据比特流还需要填充至二维码的数据容量
- 首先先用
0补充比特流长度到 8 的整数倍 - 然后用
11101100和00010001交替填补到二维码数据容量
具体的数据容量由版本号和纠错等级决定，且数据容量（比特）一定为8的倍数，完整数据见文档的 33～36 页（整个 pdf 的第 41～44 页）
注：这个地方 QRazyBox 网站存在 bug，有时无法正常识别填充的 0 比特和 padding bits（即可能把填充的 0 中前四个视为一个 terminator，把后面的 0 才视为属于 padding bits ）