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二维码的生成细节和原理

        二维码又称QR Code༺，QR全称Quick Response，是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息，也能表示更多的数据类型：比如：字符，数字，日文，中文等等。这两天学习了一下二维码图片生成的相关细节，觉得这个玩意就是一个密码算法，在此写一这篇文章 ，揭露一下。供好学的人一同学习之。

        理论小知识小知识
        要，亚虎体育 先说一会儿二维码图片共计有40个长宽比。官方网站手机叫微信版本的Version。Version 1是21 x 21的行列式，Version 2是 25 x 25的行列式，Version 3是29的长宽比，每新增有一个version，都会新增4的长宽比，计算公式是：(V-1)*4 + 21（V是微信版本的号） 是比较高的Version 40，(40-1)*4+21 = 177，所有是比较高的是177 x 177 的方形的形。

        上边亚虎体育 了解下有一个小程序二维码的样例：
二维码的生成细节和原理
 
        wifi定位纹路
        Position Detection Pattern是位置小纹路，主要用于标识（标签）淘宝二维码的等边三角形宽度。这这八个位置小纹路有白边叫Separators for Postion Detection Patterns。之但是这八个而并非是十二个意识就会这八个就能否标识（标签）一款 等边三角形了。
Timing Patterns也是中用确定的。愿意是小程序码有40种长宽规格，长宽规格过多了后要求有根条件线，说真的扫码的那时候有机会会扫歪了。
Alignment Patterns 就Version 2及以上（其中包括Version2）的二维码付款必须要整个东东，不一样是为了能够定位手机用的。

        实用交叉性资料
        Format Information 有于全部的的寸尺中，使用摆放某些制式化数据分析的。
        Version Information 在 >= Version 7之内，必须要 预埋2块3 x 6的区域划分储放点型号相关信息。

        数据统计码和纠正错误码
        用来以上的的那方面平台，剩的平台保存 Data Code 信息码 和 Error Correction Code 纠正码。


        信息代码
        亚虎体育 还来说说信息编号规则。QR码能够下述的编号规则：

        Numeric mode大数字9项目简码，从0到9。但如果须要项目简码的大数字9的数个不会3的陪数，但是，最好其余的1或2四数字会被转成4或7bits，则另一种的每3位大数字9会被编成 10，12，14bits，编成几厘米还要报扫二维码的规格尺寸（下全是个表Table 3说简练鸡毛蒜皮）
 
二维码的生成细节和原理

        Alphanumeric mode空字串数字。涉及到 0-9，小写字母的A到Z（不小写字母），甚至字母$ % * + – . / : 涉及到分隔符。这个空字串会映成小个空字串指数表。以下下图：（这当中的SP是分隔符，Char是空字串，Value是其指数值） 数字的步骤是把空字串两2分组，而后转成下表的45进制，而后转成11bits的二进制，如何然后一 个落单的，要不然转成6bits的二进制。而数字形式和 空字串的总数需用按照其各种不同的Version长宽比编成9, 11或13个二进制（以下腕表Table 3）


        Byte mode, 字节编号，应该是0-255的ISO-8859-1字段。有部分收付款码的扫描仪器应该一键论文检测能不能是UTF-8的编号。

        Kanji mode那是日语假名项目数字，也是双字节项目数字。同一，也就能够在常常项目数字。日语假名和字的项目数字会减去一些值。如：在0X8140 to 0X9FFC中的空空字符会减去8140，在0XE040到0XEBBF中的空空字符要减去0XC140，接下来把結果前俩个16进制位拿下来减去0XC0，接下来再 加完后俩个16进制位，最好转成13bit的项目数字。

        相应构造例：
二维码的生成细节和原理

        Extended Channel Interpretation (ECI) mode最主要的用在特有的字节集。并非所有的扫锚器都的支持这打码。

        Structured Append mode主要用于混合着编号，也还是说，你这个扫码支付中含有了多编号各式。

        FNC1 mode这款编码查询方式方法重要是给那些异常的重工业或职业用的。例如GS1长亚虎体育 这类的。

        很简单相对而言，背后多种不能在本段中审议。

        接下一张表格，
        Table 2 是多个识别码版式的“代码”，这种物品要写在Format Information中。注：常常是1101
        Table 3 标识了，有所差异版本升级（厚度）的收付款码，这就，自然数，标识符，字节和Kanji玩法下，这就单一编号规则的2进制的数字。（在收付款码的规格型号使用说明怎么写书中，有各种个种个种的编号规则国家标准表，末尾都会一说起）
 
二维码的生成细节和原理

        下亚虎体育 看一些样例，
        范本一：自然数识别码
        在Version 1的的尺寸下，纠正错误类别为H的情況下，商品编号： 01234567
        1. 把给出大数字分解成3组: 012 345 67
        2. 把孩子转成二进制: 012 转成 0000001100； 345 转成 0101011001； 67 转成 1000011。
        3. 把这四个二进制串上去: 0000001100 0101011001 1000011
        4. 把大罗马数字的总数转成二进制 (version 1-H是10 bits ):八个大罗马数字的二进制是 0000001000
        5. 把罗马数字商品代码的标制0001和第4步的商品代码加到上: 0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

        举例二：空格符编码查询
        在Version 1的规格尺寸下，纠正水平为H的情形下，商品代码: AC-42
        1. 从字符串指数表里找 AC-42 这五点字条的指数 (10,12,41,4,2)
        2. 两3分组: (10,12) (41,4) (2)
        3.把每一位组转成11bits的二进制:
        (10,12) 10*45+12 等同于 462 转成 00111001110
        (41,4) 41*45+4 等同于 1849 转成 11100111001
        (2) 相当 2 转成 000010
        4. 把哪些二进制连结下来：00111001110 11100111001 000010
        5. 把字段串的数为转成二进制 (Version 1-H为9 bits ):6个字段串，5转成 000000101
        6. 在屁股上以及简码识别 0010 和第5步的数目简码: 0010 000000101 00111001110 11100111001 000010

        停止符和补足符
        只要亚虎体育 有条HELLO WORLD的标识符串要商品编号，表明表面的例子二，亚虎体育 能够收获下部的商品编号，
 

二维码的生成细节和原理

        按8bits重排
        若是很多的商品编码加起來非4个4的倍数亚虎体育 更在前面加之大量的0，像是上述共计有74个bits，以，亚虎体育 更加之3个0，但是按4个bits分好组：
00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 01000000

        补足码（Padding Bytes）
        结尾，要要还会有可达到亚虎体育 较大 的bits数的局限，亚虎体育 必须加点补充码（Padding Bytes），Padding Bytes是抄袭上边的的两bytes：11101100 00010001 （这的两二进制转成十进制是236和17，亚虎体育 都不止道为何呢，只知晓Spec上是那末写的）关于幼儿园每个个Version的每个种纠正错误层面的较大 Bits限 制，可不可以参看QR Code Spec的第28页到32页的Table-7一表。

        假说亚虎体育 必须数字查询的是Version 1的Q改错级，那就，其最高必须104个bits，可是亚虎体育 上述不过80个bits，所以咧，还必须补24个bits，也只是必须3个Padding Bytes，亚虎体育 就放入5个，因此达到接着的数字查询：
        00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 0100000011101100         00010001 11101100
        表面的编号规则都是数据统计报告码了，叫Data Codewords，每条个8bits叫一家codeword，亚虎体育 也需要对那些数据统计报告码配合改错问题。

        改错码
        后面亚虎体育 说至许多纠正错误阶段，Error Correction Code Level，小程序码扫码中含4类阶段的纠正错误，这也是为有啥小程序码扫码有残损还能扫下来，也也是为有啥有一些人在小程序码扫码的学校的位置参与应用图标。

        出错调整储电量
        L水平 7%的字码可被修正
        M水平 15%的字码可被修正
        Q水平 25%的字码可被修正
        H水平 30%的字码可被修正

        那 么，QR是怎末常用多数据码加在纠正错误码的？最先，亚虎体育 必须要 常用多数据码使用组群，也便是拆成各种的Block，再对各大Block使用纠正错误数字，对於怎么组群， 亚虎体育 可能看到QR Code Spec的第三3页到44页的Table-13到Table-22的分类表。提前准备到最后两列：
Number of Error Code Correction Blocks：所需分多大个块。
        Error Correction Code Per Blocks：任的块中的code最大数，并不是的code的最大数，也还是有什么个8bits的字节。
二维码的生成细节和原理
        举个实例：以上所述的Version 5 + Q纠正级：须得4个Blocks（多个Blocks为一套，共多组），头一套的三个Blocks中各1几个bits数据信息 + 各 9个bits的纠正码（注：表里的codewords只是同一个8bits的byte）（再注：还有一个中的（c, k, r ）的工式为：c = k + 2 * r，这是由于后脚注解释了：纠正码的发热量不低于纠正码的很多）

        所示给的5-Q的实例（是由于二进制写开来会让图表过多，但是，我还是用了十进制，亚虎体育 会了解到每段块的纠正码有15个codewords，也也是15个8bits的二进制数）
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        注： 二唯码的纠正码一般是使用Reed-Solomon error correction（里德-所罗门纠正百度法求）来做到的。对待那些在此个百度法求，对待那些我可以是相当的的冗杂，边有好多的语文中来计算，举个例子来说：多个式除法，把1-255 的数地址转换成2的n次方（0<=n<=255）的伽罗瓦域Galois Field累似的神一致的地方，并且基本概念这基本的纠正语文中公试，是由于我的动态数据基本差，对待那些我可以说太过冗杂，之所有我就时半会儿更有点没搞明确，你还在的学习 中，之所有，我想去在此就不是呈现说这地方了。还请各位见谅了。（必然，只要有用户很明确，也繁赐教教我）

        终究项目编码
        交叉防止
        怎么你总以为亚虎体育 会现在开始画图，也就的不对。二维码图片的困扰技巧没完有转完，它也需要把信息码和纠正码的以及codewords循环交叠放至在一块。怎么循环交叠呢，技巧有以下：
        对待大数据码：把4个块的第1 个codewords先拿到来按顺度排例好，然而再取第1 块的2.个，是这样类推。如：上述内容样例中的Data Codewords如表：
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        亚虎体育 先取弟一列的：67， 246， 182， 70
        第三再取2列的：67， 246， 182， 70， 85，246，230 ，247
        既然如此类推：67， 246， 182， 70， 85，246，230 ，247 ……… ……… ，38，6，50，17，7，236

        这对于纠正码，也有的是样：
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        和的数据码取的那样，拥有：213，87，148，235，199，204，116，159，…… ……39，133，141，236
       
         然后呢，再把这两个都放着一个（改错码都放着数据分析码以后）有：
        67, 246, 182, 70, 85, 246, 230, 247, 70, 66, 247, 118, 134, 7, 119, 86, 87, 118, 50, 194, 38, 134, 7, 6, 85, 242, 118, 151, 194, 7, 134, 50, 119, 38, 87, 16, 50, 86, 38, 236, 6, 22, 82, 17, 18, 198, 6, 236, 6, 199, 134, 17, 103, 146, 151, 236, 38, 6, 50, 17, 7, 236, 213, 87, 148, 235, 199, 204, 116, 159, 11, 96, 177, 5, 45, 60, 212, 173, 115, 202, 76, 24, 247, 182, 133, 147, 241, 124, 75, 59, 223, 157, 242, 33, 229, 200, 238, 106, 248, 134, 76, 40, 154, 27, 195, 255, 117, 129, 230, 172, 154, 209, 189, 82, 111, 17, 10, 2, 86, 163, 108, 131, 161, 163, 240, 32, 111, 120, 192, 178, 39, 133, 141, 236
        
        这可是亚虎体育 的数据源区。

        Remainder Bits
        到最后多加ReminderBits，亚虎体育 对部分Version的QR，上方的还不足够长宽高，更加加Remainder Bits，例如：以上的5Q版的扫二维码，更加加七个bits，Remainder Bits加零也不了。更多哪些地方Version必须要 大小个Remainder bit，行参看QR Code Spec的首位5页的Table-1的定意表。
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