Como funciona um código QR?

Hello Habr! No blog do nosso site, publicamos regularmente artigos sobre dados e tudo relacionado a eles. Publicamos alguns materiais de lá e aqui.



Em 2020, muitos russos encontraram pela primeira vez os códigos QR - primeiro, eles precisavam se registrar para sair de casa e, em seguida, para entrar em um bar ou clube. A tecnologia é fácil de usar, mas interessante por dentro, e não foi inventada para controlar e isolar. O “Código de Resposta Rápida” surgiu como alternativa ao código de barras, pode transmitir até 4.296 letras e números e, se desejado, assume a forma de cerca de zimbro. Apresentando o guia definitivo para códigos QR.










Como você descobriu isso?



A ideia de transmitir informações por meio de elementos gráficos que serão reconhecidos automaticamente surgiu em meados do século XX. Os mercadores da Filadélfia estavam desesperados por um sistema conveniente de rastreamento e contabilidade e abordaram a Drexel University com um pedido para desenvolver um.



O criador do primeiro código de barras, Norman Woodland se inspirou no código Morse: ele explicou que simplesmente expandiu os pontos e travessões, transformando-os em traços largos e estreitos. Para lê-los, era necessário usar tecnologia de gravação óptica de som. Por dificuldades técnicas, a implementação da ideia demorou vinte anos: o primeiro item com código de barras (um pacote de goma de mascar Wrigley) foi vendido em 1974.







Os códigos de barras rapidamente encontraram aplicação na indústria: eles eram convenientes para marcar peças e acessórios. Mas isso não foi suficiente para todas as empresas. Na Denso Wave do Japão, fabricante de peças de automóveis, os trabalhadores pediram à gerência que desenvolvesse um sistema mais eficiente e, em 1994, ele apareceu como um código de matriz (bidimensional). Foi denominado Código de Resposta Rápida - um código de resposta rápida ou código QR.



Benefícios de um QR Code:



  • Permite codificar mais informações do que códigos de barras lineares;
  • Facilmente reconhecido pelo equipamento de digitalização;
  • Pode ser lido mesmo se estiver danificado.


Embora a Denso tenha registrado o termo “QR Code” como marca, o próprio sistema é open source e não há taxa de licença para uso dos códigos. Tudo isso permitiu que os códigos QR dominassem o mundo.



Onde é usado?



Para usar o código QR, você não precisa de nada, exceto um smartphone com uma câmera e um aplicativo (geralmente é instalado por padrão), então os quadrados pretos e brancos tornam a vida muito mais fácil quando você precisa transferir uma ação offline para online: por exemplo, traga rapidamente uma pessoa que viu um interessante coisa em uma loja real, no site. Ou forneça um link para baixar instruções detalhadas diretamente na caixa do produto. Ou talvez mostre seu projeto de Internet para a pessoa que está segurando seu cartão de visita. Além disso, os códigos QR permitem que você confirme a originalidade dos bilhetes eletrônicos, o direito a um desconto ou cashback na loja. Os museus criptografam as informações em códigos QR, os organizadores de questionários e missões escondem dicas neles. Cada vez mais, os códigos QR são usados ​​para pagamentos online - mas até agora  isso não é totalmente familiar  para a maioria dos compradores.







Agora, mesmo quem nunca utilizou ativamente os serviços online conhece os códigos QR: na primavera em Moscou, eles eram necessários para sair de casa e não receber multa, e agora, de acordo com o decreto do prefeito de Moscou,  para registro de visitantes em  boates ... Todos devem escanear esse código (ou enviar um SMS, mas é mais longo e não tão conveniente), deixando assim seu número de telefone. Se for descoberto que um dos visitantes era portador do coronavírus, todos os outros visitantes receberão um aviso post factum de um possível contato.



Por que é assim e como criptografa?



Todos os códigos QR têm algo em comum: um quadro branco, três quadrados pretos idênticos nos cantos (cada um em um quadro duplo), outro quadrado preto (menor, mas também emoldurado), listras de módulos pretos e brancos. Esta é a parte técnica do código que permite à câmera apontar sua localização e estimar o tamanho dos módulos. O código também contém informações necessárias para seu correto reconhecimento: sobre a máscara, nível de correção e versão. Todos os campos restantes podem ser usados ​​para transmitir informações.



Cada código QR pode conter:



  • 7089 dígitos;
  • 4296 letras e números em latim;
  • 1817 hieróglifos;
  • 2953 bytes de código binário (ou seja, cerca de 2953 letras cirílicas na codificação windows-1251 ou 1450 em utf-8).


Se você tiver menos informações, não importa, o código apenas deixará os módulos vazios. Por exemplo, aqui está uma frase codificada de 178 caracteres:





Se você passar o mouse sobre o código, seu navegador provavelmente abrirá uma página de pesquisa. Na barra de pesquisa você encontrará nossa mensagem.



Os aplicativos de código QR mais populares podem reconhecer letras, números e caracteres especiais. Tecnicamente, imagens e sons podem ser transmitidos usando códigos QR, mas esses formatos raramente são usados: os dados terão que ser fortemente compactados e os aplicativos que podem reconhecê-los não são comuns. É muito mais fácil vincular a uma imagem ou música usando um código QR.



A criação de um código QR ocorre em várias etapas:



  1. (, -, ), — ;
  2. , ;
  3. ;
  4. ;
  5. ( ) , .
  6. . , , . «», — , — .


Tudo isso não é feito manualmente: existem programas e serviços para codificação de informações. Denso Wave, onde os códigos QR foram criados, sugere o uso de  QRdraw Ad  e  QR Maker Ad . Para aqueles que não querem fazer a codificação "do zero" há serviços gratuitos e pagos, incluindo aqueles com modelos, por exemplo:  QR codificadorgerador de código QRQR gerador on-line  - sim, milhares, milhares deles.







Como é reconhecido?



Para o usuário, tudo é simples: apontou a câmera do smartphone, recebeu a notificação de que o código foi reconhecido, clicou nele - e então de acordo com a situação: leia o texto, siga o link, adicione um novo contato à agenda, cadastre-se no sistema.



Para a aplicação, também na maioria dos casos, não há grandes dificuldades: os campos em preto e branco são facilmente reconhecidos, os quadrados nos cantos sugerem o que exatamente deve ser lido e onde estão localizadas as informações do sistema. Então, na parte principal do código, as caixas brancas se transformam em zeros e as pretas em uns. Um fluxo de dados é obtido, a partir do qual as informações originais são restauradas.



Qual é o problema?



Nem sempre é possível reconhecer o código QR corretamente. O Denso Wave  avisa que o código QR pode não ser legível se tiver sido reduzido ou ampliado, se o campo branco ao redor das bordas for preenchido com letras ou imagens, se cores contrastantes insuficientes forem usadas para criar o código, ou se o código for aplicado a uma imagem de fundo, se o código for aplicado a uma imagem translúcida ou uma superfície transparente (como fita adesiva). Apesar de você poder experimentar a aparência do código, o mais confiável é a versão normal em preto e branco.



QR-



Denso Wave , , , — , , « ». , : , QR- , , , Marks&Spencer .








Apesar de todos os seus méritos, o código QR não é o único. A mesma Denso Wave desenvolveu Micro QR para transmitir uma quantidade menor de informações (aqui está uma  comparação ), SQRC (um código, alguns dos quais estão disponíveis para todos, e outros - apenas para usuários que possuem uma   chave de descriptografia especial ), Código IQR (podem ter tamanhos diferentes e  forma ), Frame QR (as imagens podem ser inseridas dentro  ). Compare  todos eles .



Códigos não relacionados ao Denso Wave também são usados. São, por exemplo, Aztec Code (é fácil reconhecer pelo quadrado no centro) em passagens aéreas e ferroviárias, MaxiCode no transporte de cargas, DataMatrix na indústria, PDF417 retangular para documentos.



O sistema de rotulagem nacional russo "Honest Mark"  usa  DataMatrix. O código individual permite rastrear o movimento de todas as mercadorias do fornecedor ao comprador e exclui a possibilidade de falsificação em redes de varejo. Além disso, um aplicativo móvel especial permite que qualquer comprador verifique a autenticidade do produto.



Os códigos QR estão agora em todo lugar: nas atrações da cidade, camisetas, avisos de impostos. E até nas  lápides  - caso alguém queira saber mais sobre o falecido. A tecnologia em si, apesar de sua idade decente para os padrões de TI, ainda é muito cedo no cemitério da história: está claramente no seu auge.



Os códigos de barras lineares, aliás, ainda estão bem vivos. Eles são usados ​​onde não há necessidade de transferir uma grande quantidade de informações ou transferir o usuário online. Em redes de varejo, bibliotecas e depósitos, a codificação de 20 a 30 caracteres é o bastante. Freqüentemente, a vantagem de um código de barras linear é sua compactação: ele pode ser aplicado tanto a uma embalagem de chiclete quanto a uma placa de computador. Mas a questão também é que a  GS1 , uma organização internacional que cria e implementa padrões para negócios, aloca  códigos de linha EAN  para informações básicas e códigos QR para informações adicionais. Portanto, a presença de um código de barras EAN registrado é necessária para trabalhar com todas as grandes redes de varejo.



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