Что такое QR-коды и история их использования – Биографии и справки – ТАСС

Что такое qr-код

Товарный знак для типа матричных штрихкодов представляет собой некую базу данных. Используя специальные программы на ПК или приложения на мобильный телефон, пользователь может шифровать различную информацию, будь то инструкция, контактны или обычный текст, в двумерные черно-белые квадратики, выполненные в виде шашечек.

Как правило, этот инструмент используется для предоставления в простой и удобной форме номера телефонов компании-изготовителя или адреса электронной почты, инструкции по использованию какого-либо товара, простой текст с разного рода информацией, адресная ссылка для перехода на веб-ресурс, координаты местоположения кого-либо или чего-либо (местности, достопримечательностей, улицы, офиса и т. д.).

Сегодня практически каждый человек знает, как выглядит QR-код и что это такое. В частности, он используется для следующих целей:

1. Чтобы предоставить пользователям максимально удобную форму поиска. Универсальность и комфорт его применения очевиден: современному человеку гораздо удобнее автоматически расшифровать картинку посредством приложения на смартфоне, чем в ручном режиме вписывать все слова и символы в поисковую строку.
2. Что касается маркетинга, то здесь компании также имеют ряд преимуществ от его использования: размещение на упаковке товара большого объема печатных данных, которые будут оповещать потребителей об акциях, предоставлять контактны и т. д., не всегда уместно – все сведения могут не поместиться, либо это испортит внешний вид упаковки.

Гораздо удобнее и практичнее создать специальный QR-код, который будет содержать в себе все, что компания хочет донести до потребителей: правила, условия, описание. Он занимает немного места, имеет привлекательный внешний вид и может использоваться практически в любой сфере.

Qr-коды. откуда появились и как используются в современном мире

Базовые элементы

Размер QR кода зависит только от версии. Для первой версии это 21 модуль, а размеры старших версий определяются из таблицы 9. Вобще в ней указаны места расположения выравнивающих узоров (об этом чуть позже), но размер холста можно определить как последнее число 7 модулей.

Хочу обратить ваше внимание, что отступ, рамка из белых модулей шириной 4 модуля, — полноценная часть QR кода, и её нельзя не учитывать. Несмотря на это, я указываю высоту ширину именно части с чёрными модулями и начинаю отчёт с её верхнего левого угла ((0, 0) — верхний левый модуль верхнего левого поискового узора).

Варианты использования qr кодов в разных странах мира

Среди основных можно назвать оплату товаров и услуг населением азиатских стран. В Китае почти все оплачивают покупки при помощи встроенных возможностей многофункционального приложения WeChat. С его помощью оплачиваются товары на кассе, преподносятся денежные подарки путем перевода (у китайцев очень распространены так называемые ”красные конверты”) и даже подается милостыня городским попрошайкам.

Традиционные китайские красные конверты дарятся на праздники. Благодаря WeChat они стали электронными.

Согласно данным iResearch, объем мобильных платежей в Китае в 2021 году составил 72,1 триллиона юаней или примерно 10 триллионов долларов. Львиную долю из этого составили именно платежи при помощи QR-кодов.

Широкому распространению такого вида оплаты поспособствовала китайская компания Inspiry, которая в 2003 году изобрела быстрый способ считывания кодов. Правда, в начале нулевых оплата все равно проходила только в течение 15-20 секунд. Впоследствии трудности преодолели и ускорили процесс, а рост объема платежей пошел вверх по экспоненте. Для сравнения, с 2021 года он вырос почти в 1000 раз и каждый год рос не меньше, чем на четверть.

В это же время в Европе и США люди существенно реже сталкиваются с QR кодами. Например, по данным опросов в США, только 20 процентов продавцов знает как ими пользоваться и примерно такое же количество человек хоть раз в жизни сканировало QR код. Определенные попытки продвижения есть, но они очень слабые и заключаются только в размещении специальных меток на памятниках архитектуры, в общественных местах и на рекламных материалах.

Исключениями являются единичные случаи, вроде австралийского бренда UGG и американской компании Sennheiser, которые реализовали проверку подлинности на основе QR кода. После вскрытия упаковки покупателю предлагается просканировать код. Если его нет или система выдала ошибку, покупатель может вернуть товар в магазин, так как он является контрафактным.

Россия в этом вопросе продвинулась чуть дальше. Например, у нас уже несколько лет действует стандарт на использование QR кодов в документах. Он позволяет наладить документооборот на предприятиях и обеспечить боле удобную оплату коммунальных платежей.

В марте — апреле 2020 года ряд стран? включая Россию, из-за пандемии коронавируса начали внедрять системы контроля за перемещением граждан с использованием QR-кодов.

Для чего нужен qr-код

Несмотря на то, что эта система распознавания стала широко применяться не так давно, она смогла заменить обычные штриховые коды и стать эффективным инструментом практически во всех сферах жизнедеятельности. В России и странах СНГ она используется, как правило, только в области продаж – код можно увидеть на электронных товарах.

• Быстрые покупки (оплата производится со смартфона).
• Покупка авиа и железнодорожных билетов.
• Оплата по счету в ресторанах и прочих развлекательных заведениях.
• Снятие денежных средств в отделении банков или в банкоматах.

При этом система безопасна и лишена каких-либо рисков потери персональных данных при совершении оплаты или проведении других финансовых операций.

Однако здесь присутствуют и недостатки. К примеру, согласно статистике, более половины населения страны не знают, для чего нужен QR-код. Помимо этого не у каждого человека есть смартфон, чтобы расшифровать данные, а также не все прошивки имеют встроенный сканер, а без установки дополнительного программного обеспечения не удастся распознать зашифрованную информацию.

Добавление данных

Всё оставшееся свободное пространство на холсте разбивается на столбики: каждые 2 модуля, не важно что находится в этих модулях, кроме вертикильной полосы синхронизации, которая просто пропускается. Заполнение начинается с правого нижнего угла, идёт в пределах столбика справа налево, снизу вверх.

Если текущий модуль занят (например полосой синхронизации или выравнивающим узором), то он просто пропускается. Если достигнут верх столбика, то движение продолжается с верхнего правого угла столбика, который расположен левее, и идёт сверху вниз. Достигнув низа, движение продолжается от нижнего правого угла столбика, который расположен левее, и идёт снизу вверх. И так далее, пока всё свободное пространство не будет заполнено.

Заполнение происходит бит за битом из байтов данных, при этом 1 это чёрный модуль, а 0 — белый. Если данных не хватает, то оставшееся пространство заполняется нулевыми модулями.

При этом на каждый модуль накладывается одна из масок. Всего масок 8 штук (от 0 до 7), их список в таблице 12. Если выражение из таблицы равно нулю, то цвет модуля инвертируется, иначе остаётся неизменным. Маска применяется только к модулям данных.

Маска выбирается по разному: некоторые всегда используют одну и ту же, другие каждый раз случайную, но спецификация настаивает, чтобы каждая маска оценивалась и выбиралась самая оптимальная. Способ с оценкой требует больше времени, но нет ничего страшного, если будет выбрана не оптимальная маска, поэтому не обязательно использовать именно его, но я всё равно расскажу о нём. От выбранной маски зависит код маски и уровня коррекции (см. выше), сейчас самое время добавить этот элемент.

Добавление служебных полей

К этому моменту уже должен быть выбран уровень коррекции и определена версия. Теперь надо перед последоветельностью бит, полученной в предыдущем пункте, добавить в начале два поля: способ кодирования и количество данных. Способ кодирования — поле длиной 4 бита, которое имеет следующие значения:

0001 для цифрового кодирования, 0010 для буквенно-цифрового и 0100 для побайтового. Количество данных — это количество кодируемых символов, а для побайтового — количество байт (а не бит в полученной последовательности), представленное в виде двоичного числа определённой длины (определяется по таблице 3).

Например, дана строка длиной 100 байт, закодированная побайтово, уровень коррекции — M. Длина последовательности бит этой строки — 800 бит. Воспользовавшись таблицей 2 можно определить, что оптимальнее всего будет использовать 6-ю версию. Длина поля, определяющего количество данных в нашем случае — 8 бит (таблица 3).

Если длина полученной последовательности бит оказалась больше допустимой для выбранной версии, то версию надо увеличить на одну и проделать добавление служебных полей заново.

Спецификация допускает использование смешанного кодирования. Это значит, что несколько групп данных можно закодировать разными способами и объединить их в одну последовательность. Это делается следующим образом: <способ кодирования данных 1><количество данных 1><данные 1><способ кодирования данных 2><количество данных 2><данные 2> и так далее.

Заполнение

На данном этапе у нас есть последовательность бит данных, количество бит в которой наверняка не кратно 8. Надо дополнить её нулями так, чтобы её длина стала кратна 8. Теперь нашу последовательность бит можно разбить на группы по 8 бит и представить в виде последовательности байт (далее мы так и будем делать).

Если количество бит в текущей последовательности байт меньше того, которое нужно для выбранной версии, то её надо дополнить чередующимися байтами 11101100 и 00010001. Таким образом, у нас получилась последовательность байт, длина которой соответствует выбранной версии QR кода.

Пример. Есть последовательность: <последовательность бит, длина которой кратна 8> 10101011101; дополняем её нулями, чтобы её длина стала кратна 8: <последовательность бит, длина которой кратна 8> 10101011101 00000; теперь предположим, что её длина — 104 бита, а для выбранной версии необходимо 128 бит, тогда для заполнения нужно добавить 24 «заполняющих» бита (3 байта): <последовательность бит, длина которой кратна 8> 10101011101 00000 11101100 00010001 11101100. Готово.

Зачем понадобился qr-код?

С середины 1950-х годов Япония переживала небывалый рост экономики — и в стране начали открываться супермаркеты с большим количеством товаров: продукты, одежда, бытовая техника. На кассовых аппаратах того времени цену товара требовалось вводить вручную. Из-за потребительского бума кассиры жаловались на онемение запястья к концу рабочего дня.

Изобретение линейного штрихкода и его распространение в промышленных масштабах в 1970-е облегчило их работу. Но со временем стали очевидны недостатки этой технологии. Обычный штрихкод около 20 буквенно-цифровых символов информации. Производители автозапчастей стали жаловаться, что их рабочим в некоторых случаях приходится сканировать по 10 штрихкодов на одной коробке.

Тогда заводы обратились к Denso Wave с просьбой придумать новую технологию запоминания информации. Они хотели, чтобы код мог содержать буквенно-цифровые символы, а также . Команда разработчиков Denso Wave, у которой был опыт в кодировании информации, приступила к разработке новой технологии. Среди разработчиков был и уроженец Токио, Хосэй Масахиро Хара.

Как qr-код захватывал мир?

QR-код сразу стали использовать . Это в значительной степени сократило время на выполнение различных задач: от производства до доставки и выдачи платежных квитанций. А когда у людей появился запрос на прозрачность производства и отслеживание товаров, QR-коды начали применять и компаниями, производящими продукты, фармацевтические препараты и контактные линзы.

В 2000 году технологию стали использовать и в других сферах — в том же году QR-код получил . Например, в Японии коды появились на карточках ставок на конные скачки — с их помощью узнать о победителях заезда можно было быстрее. Хотя Хара ставки не делает, он вспоминает, что гордился, когда увидел свое изобретение на карточках, в сердцах выброшенных разочарованными игроками.

Но именно появление смартфонов и быстрый мобильный интернет привели к повсеместному использованию QR-кодов — они позволяют мгновенно заходить на сайты, скачивать приложения и т. д. 63-летний Хара признается, что его больше всего удивляет возможность безналичных платежей по QR-коду в Китае.

Как отмечает The Guardian, в день количество таких платежей доходит до 1,8 миллиарда. «В то время я чувствовал, что разработал что-то великое, и предсказывал, что оно будет широко использоваться в отрасли в будущем. Но то, что [технологию будут] активно использовать обычные пользователи, я не ожидал. Сейчас QR-код применяют как способ оплаты. Это совершенно неожиданно», — говорит Хара.

Как коронавирус повлиял на распространение qr-кодов?

Еще в 2021-2021 годах общее количество сканирований QR-кодов выросло на 26%, а количество сканирований на один объект — на 35%. В 2020 году пандемия коронавируса привела к росту использования QR-кодов на 35%, по данным издания Modern Retail.

QR-код стали использовать в кафе как меню для заказа еды и напитков — это позволяет посетителям избегать контакта с меню, до которого дотрагивались сотни людей. Во время локдауна, весной 2020 года, в России по QR-коду можно было выйти из дома, например, для поездки по городу.

С середины июня по QR-коду о вакцинации или перенесенной болезни (или с отрицательным ПЦР-тестом) стали пускать в московские рестораны. В других странах QR-коды используют для посещения клубов или супермаркетов, по ним теперь также можно путешествовать из одной страны в другую (правда, только если вы житель ЕС).

Как появился qr-код?

Масахиро Хара, ныне главный инженер Denso Wave, вспоминает, что он и его напарник Такаюки Нагая стремились вложить в код как можно больше информации. С помощью штрихкодов она кодируется только в одном направлении — по горизонтали. А с 2D-кодами — сразу в двух: по горизонтали и вертикали. Сейчас 2D-штрихкоды (к ним относят и QR-код) позволяет кодировать тысячи символов.

Самым большим вызовом для команды разработчиков была скорость чтения кода. Они долго искали формат, который можно было бы отсканировать под любым углом — так код легче заметить и не нужно тратить время, чтобы выбрать правильное положение сканера. Однажды играя в го, Хара понял: то, как камни выстроены по клеткам доски, может быть хорошим способом передачи большого количества информации одновременно.

Так появился шаблон, состоящий из квадратных меток, который устройства могут считывать быстро — QR-код. Он способен кодировать до 7087 цифр и символов кандзи, и считывается в 10 раз быстрее, чем другие коды. Хара рассказывает, что QR-код более надежен: код получится прочитать, даже если 30% его области загрязнены или повреждены.

Когда Denso Wave представила QR-код, Хара не до конца был уверен, заменит ли новая технология привычные штрихкоды. Однако он верил в эффективность своего решения и надеялся, что его будет использовать как можно больше людей для разных целей.

Как устроены qr-коды?

QR-коды всегда имеют квадратную форму. Сердцем кода является так называемая матрица с ее замысловатым рисунком. Черные линии и квадраты содержат данные, которые хранятся в модулях. Количество модулей зависит от того, какой объем данных необходимо сохранить.

Самый маленький QR-код (версия 1) содержит 441 модуль (21х21). Версия 40 имеет 31 329 модулей (177х177) и, соответственно, больший размер. Кроме того, QR-код содержит дополнительные данные, необходимые для корректного распознавания информации программами-сканерами мобильных телефонов.

• Позиционирование. Данная метка, расположенная в трех углах рисунка, позволяет сканирующему устройству распознавать положение QR-кода и быстрее запускать процесс сканирования. На качество распознавания влияет ширина белой рамки вокруг QR-кода. 
• Номер версии. QR-код содержит также информацию об используемой версии кода – в настоящее время их количество уже достигло сорока (см. рис. внизу слева). 
• Синхронизация. Между тремя позиционными метками проходит пунктирная линия, которая задает модель матрицы. 
• Формат. С помощью этой информации сканирующее устройство определяет используемый формат данных. Например то, что именно скрывается в коде: календарная запись, контактные данные или ссылка на ресурс в Интернете. 
• Направление. Данная метка помогает сканирующему устройству определять, имеет ли изображение QR-кода искажение перспективы или нет. Чем больше код, тем больше такого рода меток в нем содержится. 

Объединение блоков

У нас имеется несколько блоков данных и столько же блоков байтов коррекции, их надо объединить в один поток байт. Делается это следующим образом: из каждого блока данных по очереди берётся один байт информации, когда очередь доходит до последнего блока, из него берётся байт и очередь переходит к первому блоку.

Так продолжается до тех пор, пока в каждом блоке не кончатся байты. Если в текущем блоке уже нет байт, то он пропускается (такое происходит, когда обычные блоки уже пусты, а в дополненных ещё есть по одному байту). Аналогичным образом надо сделать с блоками байтов коррекции. Они берутся в том же порядке, что и соответствующие блоки данных.

В итоге должно получиться что-то подобное: <1-й байт 1-го блока данных><1-й байт 2-го блока данных>…<1-й байт n-го блока данных><2-й байт 1-го блока данных>…<(m — 1)-й байт 1-го блока данных>…<(m — 1)-й байт n-го блока данных><m-й байт k-го блока данных>…<m-й байт n-го блока данных><

1-й байт 1-го блока байтов коррекции><1-й байт 2-го блока байтов коррекции>…<1-й байт n-го блока байтов коррекции><2-й байт 1-го блока байтов коррекции>…<l-й байт 1-го блока байтов коррекции>…<l-й байт n-го блока байтов коррекции>.

Пандемия в россии

В России и Москве QR-коды для контроля за режимом самоизоляции начали вводить в апреле 2020 года. С 15 апреля 2020 года в столице они стали обязательными для любой поездки на транспорте, включая личный автомобиль. Эти “цифровые пропуска” могли получать сотрудники организаций, которые продолжали работать в условиях пандемии, а также простые граждане для необходимых поездок (в том числе в лечебные заведения).

При этом система была настроена на минимизацию проверок вручную: буквенно-цифирная комбинация, для которой был сгенерирован QR-код, была привязана к транспортной карте “Тройка” или номеру автомобиля. Без него пассажир просто не мог пройти через турникеты в метро, а при попытке проехать на собственной машине ее владелец получал штраф. Цифровые пропуска были отменены в Москве с 9 июня 2020 года.

В октябре 2020 года QR-коды были введены в Москве в качестве меры по отслеживанию контактов. Заведения общепита, магазины и торговые центры могли повесить этот QR-код на входе, чтобы все посетители их сканировали и потом получали уведомления, если у кого-то из присутствовавших одновременно с ними в помещении впоследствии был выявлен коронавирус. Данная система продолжает действовать в добровольном порядке как для владельцев заведений, так и для посетителей.

Специальные QR-коды в виде сертификатов для вакцинированных начали выдавать на сайте Госуслуг с января 2021 года. При сканировании открывается страница на сайте Госуслуг, на которой высвечивается информация о действительности сертификата, инициалы и дата рождения владельца, а также первые две и последние три цифры серии и номера паспорта (их необходимо сверять с документами, удостоверяющими личность), а также дата, по которую действует сертификат.

Применение qr-кодов в современности

Сейчас QR-коды стали массовым продуктом. Они используются не только в автопроме, а во всех существующих отраслях.

Сложно представить торговлю без компактных кодов, в которых хранится информация о товарах. Они применяются в обычных магазинах и онлайн-площадках. QR-код обеспечивает безопасность и легкость хранения данных.

В квадрате на чеке часто зашифровывается информация об акциях, покупках, скидках.

В кодах на упаковке товара могут храниться сведения о составе продукта, его производителе.

Посетители музеев и выставок могут получить больше данных об экспонатах, просканировав код, размещенный на табличке.

В туризме QR-коды используются при покупке и проверке билетов, для подтверждения подлинности документов.

Применение в период пандемии

Впервые технологию QR-кодов во время эпидемии COVID-19 стали использовать в КНР, где ранее эта технология широко применялась в мобильных приложениях с встроенными платежными системами (Alipay, Wechat и др.). Теперь к приложениям с функцией считывания QR-кода были дополнительно привязаны удостоверения личности граждан.

Такой QR-код нужно сканировать при входе в транспорт или учреждение, а также в общественные места (торговый центры, рынки, кафе, парки и пр.). Информация поступает в базу данных контролирующих органов, что позволяет узнать о контактах человека с установленными носителями коронавируса, посещениях им особо зараженных зон или нарушениях условий карантина.

Кроме того, с использованием QR-кодов компания Alibaba запустила мини-программу внутри популярных приложений, получившую название “Код здоровья”. Основываясь на данных о перемещении граждан, в частности людей, приехавших из небезопасной с точки зрения заражения коронавирусом страны, города или района или имевших контакты с инфицированными, программа присваивает им статус, который отображается в виде цвета – зеленого, желтого или красного (обладатели красных QR-кодов должны соблюдать строгие карантинные меры).

Пример, как сделать qr код онлайн для текста

Попробуем сначала самостоятельно создать код, а потом его прочитать с помощью смартфона.

Для примера возьмем текст содержания этой статьи. Затем откроем сервис онлайн для создания кода этого содержания:

1 на рис. 1 – Открываем Генератор QR-кода по ссылке, предложенной выше.

2 – Выбираем опцию «любой текст». Для него будем создавать код.

3 на рис. 1– Копируем текст или печатаем его самостоятельно. Затем поместим текст в окно «введите текст для кодирования».

4 на рис. 1 – Выбираем размер кода или оставляем тот, который предложен по умолчанию.

5 на рис. 1 – Нажав «создать код», получаем изображение кода (6).

Обратите внимание, что, скорее всего, не получится создать код, если сообщение будет слишком большое (более 2953 символа, включая буквы, пробелы, цифры, знаки препинания и вообще любой символ).

7 и 8 на рис. 1 – Здесь предоставлены ссылки на изображение кода, а также код для вставки его на блог.

Прочитать этот код можно, поднеся смартфон с открытым приложением для чтения кода к этому изображению.

Создание байтов коррекции

Следующий алгоритм применяется к каждому блоку данных (если блок данных один, то просто к данным).

Этот алгоритм основан на алгоритме Рида–Соломона. Первое что надо сделать — определать сколько байтов коррекции надо создать (таблица 5). По количеству байтов коррекции определяется так называемый генерирующий многочлен (таблица 6). Многочленом он называется, потому что оригинальный метод использует многочлен с теми же коэффициентами.

Перед выполнением цикла надо подготовить массив, длина которого равна максимуму из количества байтов в текущем блоке и количества байтов коррекции, и заполнить его начало байтами из текущего блока, а конец нулями.

Цикл, описанный в этом списке, повторяется столько раз, сколько байтов данных содержится в текущем блоке.

1. Берём первый элемент массива, сохраняем его значение в переменной А и удаляем его из массива (все следующие значения сдвигаются на одну ячейку влево, последний элемент заполняется нулём).
2. Если А равно нулю, то пропустить следующие действия (до конца списка) и перейти к следующей итерации цикла.
3. Находим соответствующее числу А число в таблице 8, заносим его в переменную Б.
4. Далее для N первых элементов, где N — количество байтов коррекции, i — счётчик цикла:

Первые N байтов подготовленного массива после этого цикла — и есть байты коррекции. Для каждого блока данных получится соответствующий блок байтов коррекции.

Ничего не понятно? Мне тоже. Посмотрите на пример и всё станет ясно.

Пример. Здесь все байты я буду представлять в виде десятичных чисел от 0 до 255. Исходный блок данных: 64 196 132  84 196 196 242 194   4 132  20  37  34  16 236  17Используется 2-я версия с уровнем коррекции H. В этом случае надо создать 28 байтов коррекции (таблица 5) и использовать генерирующий многочлен (таблица 6):

168 223 200 104 224 234 108 180 110 190 195 147 205  27 232 201  21  43 245  87  42 195 212 119 242  37   9 123Создадим массив (подготовленный массив) на 28 элементов и заполним его байтами данных: 64 196 132  84 196 196 242 194   4 132  20  37  34  16 236  17   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0Я подробно распишу первый шаг цикла, остальные в виде готового массива.

Первый элемент массива — 64. Убираем его из подготовленного массива:196 132  84 196 196 242 194   4 132  20  37  34  16 236  17   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0В таблице 8 находим ему соответствие — 6; прибавляем по модулю 255 это число к каждому числу генерирующего многочлена:

174 229 206 110 230 240 114 186 116 196 201 153 211  33 238 207  27  49 251  93  48 201 218 125 248  43  15 129Для каждого числа гененирующего многочлена находим соответствие в таблице 7:241 122  83 103 244  44  62 110 248 200  56 146 178  39  11 166  12 140 216 182  70  56  43  51  27 119  38  23И почленно производим операцию побитового сложения по модулю 2 с подготовленным массивом:

 53 254   7 163  48 222 252 106 124 220  29 176 162 203  26 166  12 140 216 182  70  56  43  51  27 119  38  23Повторяем эти действия 16 раз (16 байт данных). В итоге получатся следующие байты коррекции: 16  85  12 231  54  54 140  70 118  84  10 174 235 197  99 218  12 254 246   4 190  56  39 217 115 189 193  24

Создать qr код