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前言
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。
关于QR Code Specification，可参看这个PDF：http://raidenii.net/files/datasheets/misc/qr_code.pdf
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基础知识
首先，我们先说一下二维码一共有40个尺寸。官方叫版本Version。Version 1是21 x 21的矩阵，Version 2是 25 x 25的矩阵，Version 3是29的尺寸，每增加一个version，就会增加4的尺寸，公式是：(V-1)*4 + 21（V是版本号） 最高Version 40，(40-1)*4+21 = 177，所以最高是177 x 177 的正方形。
下面我们看看一个二维码的样例：
[](http://coolshell.cn//wp-content/uploads/2013/10/QR-Code-Overview.jpeg)
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功能性数据
**Format Information** 存在于所有的尺寸中，用于存放一些格式化数据的。
**Version Information** 在 >= Version 7以上，需要预留两块3 x 6的区域存放一些版本信息。
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示例一：数字编码
在Version 1的尺寸下，纠错级别为H的情况下，编码： 01234567
1\. 把上述数字分成三组: 012 345 67
2\. 把他们转成二进制: 012 转成 0000001100； 345 转成 0101011001； 67 转成 1000011。
3\. 把这三个二进制串起来: 0000001100 0101011001 1000011
4\. 把数字的个数转成二进制 (version 1-H是10 bits ): 8个数字的二进制是 0000001000
5\. 把数字编码的标志0001和第4步的编码加到前面: 0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011
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按8bits重排
如果所有的编码加起来不是8个倍数我们还要在后面加上足够的0，比如上面一共有78个bits，所以，我们还要加上2个0，然后按8个bits分好组：
00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 010000<span style="color:#FF0000;">00</span>
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1、Position Detection Pattern
首先，先把Position Detection图案画在三个角上。（无论Version如何，这个图案的尺寸就是这么大）
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2、Alignment Pattern
然后，再把 Alignment 图案画上
关于Alignment的位置，可以查看[QR Code Spec](http://raidenii.net/files/datasheets/misc/qr_code.pdf)的第81页的Table-E.1的定义表（下表是不完全表格）
下图是根据上述表格中的 Version8 的一个例子（6，24，42）
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3、Timing Pattern
接下来是 Timing Pattern 的线（这个不用多说了）
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4、Format Information
再接下来是 Formation Information，下图中的蓝色部分。
Format Information 是一个 15 个 bits 的信息，每一个 bit 的位置如下图所示：（注意图中的 Dark Module，那是永远出现的）
这 15 个 bits 中包括：
- 5 个数据 bits：其中，2 个 bits 用于表示使用什么样的 Error Correction Level， 3 个 bits 表示使用什么样的 Mask
10 个纠错 bits。主要通过 BCH Code 来计算
然后 15 个 bits 还要与 101010000010010 做 XOR 操作。这样就保证不会因为我们选用了 00 的纠错级别，以及 000 的 Mask，从重造成全部为白色，这会增加我们的扫描器的图像识别的困难。
下面是一个示例：
关于 Error Correction Level 如下表所示：
关于 Mask 图案如后面的 Table 23 所示。
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5、Version Information
再接下来是 Version Information（版本 7 以后需要这个编码），下图中的蓝色部分。
Version Information 一共是 18 个 bits，其中包括 6 个 bits 的版本号以及 12 个 bits 的纠错码，下面是一个示例：
而其填充位置如下：
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6、数据和数据纠错码
然后是填接我们的最终编码，最终编码的填充方式如下：从左下角开始沿着红线填我们的各个 bits，1 是黑色，0 是白色。如果遇到了上面的非数据区，则绕开或跳过。
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7、掩码图案
这样下来，我们的图就填好了，但是，也许那些点并不均衡，所以，我们还要做 Masking 操作（靠，还嫌不复杂）QR 的 Spec 中说了，QR 有 8 个 Mask 你可以使用，如下所示：其中，各个 mask 的公式在各个图下面。所谓 mask，说白了，就是和上面生成的图做 XOR 操作。Mask 只会和数据区进行 XOR，不会影响功能区。
其 Mask 的标识码如下所示：（其中的i,j分别对应于上图的x，y）
下面是 Mask 后的一些样子，我们可以看到被某些 Mask XOR 了的数据变得比较零散了。
Mask 过后的二维码就成最终的图了。
好了，大家可以去尝试去写一下 QR 的编码程序，当然，你可以用网上找个 Reed Soloman 的纠错算法的库，或是看看别人的源代码是怎么实现这个繁锁的编码。
原文地址：[http://coolshell.cn/articles/10590.html](http://coolshell.cn/articles/10590.html)