Machine-Readable · QR Code
VOL.01
拆开一张黑白方块

二维码为什么
缺一块还能扫?

QR CODE · INSIDE THE BLACK & WHITE SQUARES

它不是一张需要被“看懂”的图片,而是一套写给机器阅读的信息系统。

LocateCorrectDecode
大众科普 · 一次扫码的内部结构
2026.08.15
Origins · 诞生
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FROM 1D TO 2D

条形码装不下了

传统条形码主要沿一个方向编码。制造业需要更多容量、更快读取,还希望把日文汉字和假名放进同一个代码。

ONE DIMENSION
信息排在一个方向
TWO DIMENSIONS
QR
1994 年发布 · Quick Response
DENSO WAVE · History of QR Code
1994
Structure · 结构
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FINDER PATTERNS

三个大方框
不是数据

左上、右上、左下的三个 Position Detection Patterns,首先告诉摄像头:二维码在这里。

机器先定位,
然后才开始读内容。
— 3 Finder Patterns
Position Detection Patterns · 位置探测图案
360°
Geometry · 几何
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ORIENTATION

手机先找到它,
再读它

三个定位方框形成几何参照,让扫描器计算位置、尺寸、旋转角度和哪一边是“上”。

Alignment Patterns
帮助处理透视与形变。
— Model 2
READING STATE
0° → 360°
斜着拍、印在曲面上,也先把图案“拉正”。
Position · Rotation · Distortion
Model 2
Act I · Read the Pattern
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MODULES

真正的数据
藏在小格子里

二维码的最小单位不是“像素”,而是一个个 module:固定结构、数据、纠错信息,共同组成可解码的黑白网格。

BLACK / WHITEDIGITAL DATA
Module · 二维码的基本单元
ACT I
Capacity · 容量
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VERSION 1 → 40

二维码也有
“大小型号”

SMALLEST
21×21
Version 1 modules
LARGEST
177×177
Version 40 · 每级每边 +4
40 Versions · 版本越高,格子越多
V1 → V40
Data Density · 密度
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CAPACITY

越复杂,
不一定只是因为字更多

需要多少格子,同时取决于数据量、数据类型和纠错等级。同一信息也可能因为内部编码模式不同,生成不同图案。

NUMERIC
7,089
最大理论数字字符
ALPHANUMERIC
4,296
最大英数字符
KANJI
1,817
最大汉字数量
DENSO WAVE · Information capacity
DATA ≠ ONLY TEXT
Act II · Survive Damage
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ERROR CORRECTION

它故意存了一些
“多余信息”

折皱、油污、刮伤、反光都可能破坏图案。冗余信息让读取器有机会从残余数据中恢复原始内容。

L 7%M 15%Q 25%H 30%
Reed–Solomon · 纠错等级
ACT II
Recovery · 恢复
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REED–SOLOMON

缺了一块,
为什么还能恢复?

不是“猜”出了消失的数据,而是提前把恢复所需的数学关系一起保存进去。

剩余数据
+ 纠错关系
= 仍可能反推出原始内容
— Data + Error-Correction Codewords
二维码不是复制两遍,而是用数学冗余提高效率
RECOVER
Designed Damage · 设计性损坏
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LOGO

所以 Logo
才能放进去

中央并不是“没有数据”。Logo 实际上遮住了部分有效信息,纠错机制把它当成损坏来处理。

能放 Logo
不等于可以随便盖。
— Obstruction has a ceiling
Error Correction ≠ Decoration License
RISK
Boundary · 边界
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QUIET ZONE

外面那圈白色
也属于二维码

二维码四周至少需要 4 modules 宽的空白,让扫描器分辨哪里结束、哪里只是旁边的文字和边框。

MINIMUM MARGIN
4 modules
Quiet Zone · 安静区
很多“扫不出来”
不是二维码坏了,
而是白边被省掉了。
DENSO WAVE · Point for determining the code area
BOUNDARY
Pipeline · 读取链
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FROM CAMERA TO DATA

一次扫码,其实经过很多层

按 → 或空格逐步点亮读取过程。

01
Image
摄像头得到图像
02
Geometry
找方框、定方向
03
Modules
黑白格转数据
04
Recover
发现并修复错误
05
Data
恢复文本或 URL
Image → Geometry → Modules → Error Correction → Data
PIPELINE
Safety · 安全
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TRUST ≠ READABILITY

扫得出来,
不代表它安全

纠错能判断数据是否损坏,却不能判断二维码背后的人是否值得相信。

VALID QR CODE
可信目的地
它可能指向
假登录页、钓鱼网址
或恶意下载。
— FTC Consumer Advice
可读取性解决“有没有读对”
安全还要问“谁提供的”
Conclusion · 收束
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QUICK RESPONSE

一张写给机器
看的纸

三个大方框负责定位,校正结构负责方向,module 负责数据,Reed–Solomon 负责恢复,Quiet Zone 负责边界。

定位·方向·数据·冗余·恢复
1994 → Today · A reliable digital interface on paper
END