Штрихкоды и QR-коды: как они работают и какая информация в них зашифрована

Информация в линейном штрихкоде записана только по горизонтали. Чёрные полосы и светлые промежутки разной ширины образуют рисунок, в котором закодированы данные. Сканер считывает этот рисунок и преобразует его в цифры или другие символы. Высота полос на информацию не влияет. Она нужна только для того, чтобы сканер смог прочитать код, даже если луч попадёт чуть выше или ниже его центра.

Существует несколько видов линейных штрихкодов. Самый известный — EAN-13, который можно увидеть почти на каждой упаковке товара. В Северной Америке широко используют стандарт UPC, а в логистике, на складах и в промышленности часто применяют Code 128, который позволяет кодировать больше данных.

На большинстве товаров используется штрихкод EAN-13. Он состоит из 13 цифр. Первые 12 цифр помогают определить товар, а последняя — контрольная цифра. Она нужна, чтобы сканер мог проверить, правильно ли считался штрихкод.

Контрольная цифра вычисляется по специальному алгоритму: одни цифры складываются с коэффициентом 1, другие — с коэффициентом 3. Если итоговая сумма не соответствует расчёту, сканер понимает, что при считывании произошла ошибка, и пытается прочитать код ещё раз.

Первые цифры штрихкода относятся к префиксу международной организации GS1 и показывают, через национальную организацию какой страны компания получила диапазон номеров. Но сам штрихкод не хранит название товара, цену или другие сведения. В нём записан только уникальный номер (GTIN). Когда кассир сканирует штрихкод, кассовая программа находит по этому номеру нужный товар в своей базе и показывает его название, цену и другую информацию.

Сканер считывает штрихкод с помощью света. Лазерный или светодиодный луч освещает код, а датчик улавливает отражённый свет. Белые промежутки отражают света больше, а чёрные полосы — меньше. По этой разнице сканер определяет ширину полос и промежутков, а затем преобразует их в цифры или другие символы.

Чтобы штрихкод легко считывался, он должен быть чётким и контрастным. Если полосы сильно смазаны, деформированы или слились друг с другом, сканеру становится трудно различить их ширину. Небольшие повреждения обычно не мешают считыванию, но сильно испорченный штрихкод может перестать работать. Поэтому штрихкоды печатают в высоком качестве, чтобы их можно было без проблем считать даже с немного помятой упаковки.

Хотя чаще всего штрихкоды встречаются в магазинах, их используют во многих сферах. Например:

• в библиотеках — для учёта книг;
• на складах — для учёта товаров;
• в логистике — для отслеживания посылок и грузов;
• в медицине — для маркировки лекарств и анализов;
• в авиации — на посадочных талонах и багажных бирках.

В России работает государственная система маркировки «Честный знак», которая помогает отслеживать путь многих товаров от производителя до покупателя. Для этого используют двумерный код Data Matrix. Он может хранить больше информации и позволяет маркировать каждую отдельную единицу товара.

QR-код появился в 1994 году. Его разработал инженер Масахиро Хара вместе с командой японской компании DENSO WAVE. Новый код создавали для автомобильной промышленности. Обычные штрихкоды уже не справлялись: они вмещали слишком мало информации, а для маркировки деталей этого было недостаточно.

Перед разработчиками стояли сразу несколько задач. Новый формат должен был:

• хранить гораздо больше данных;
• быстро считываться;
• поддерживать японские иероглифы кандзи;
• оставаться надёжным даже в условиях производства.

Так появился QR-код — двухмерный код, который записывает информацию не только по горизонтали, но и по вертикали. Благодаря этому он вмещает намного больше данных, чем обычный штрихкод. Сегодня QR-коды используют по всему миру: для оплаты покупок, электронных билетов, входа в приложения, обмена контактами и многих других задач.

Сразу бросаются в глаза три больших квадрата по углам. Их называют паттернами обнаружения. Они помогают сканеру быстро найти QR-код, определить его положение и считать информацию. Кроме них в QR-коде есть и другие служебные элементы:

• Паттерны выравнивания помогают правильно считать код, если он напечатан на неровной поверхности или сфотографирован под углом.
• Тайминговые паттерны — это ряды чередующихся чёрных и белых модулей между большими угловыми квадратами. Они помогают программе определить размер каждой ячейки и правильно прочитать код.

Ещё часть области занимает служебная информация: например, версия QR-кода и уровень коррекции ошибок. Всё остальное пространство используется для хранения данных — ссылки на сайт, текста, контактов, координат, пароля от вайфая и другой информации.

Существует 40 версий QR-кода. Они отличаются размером и тем, сколько информации могут хранить. Самый маленький QR-код — версия 1 — имеет размер 21 × 21 модуль. С каждой новой версией матрица становится больше: к каждой стороне добавляется по четыре модуля. Самая большая — версия 40 — состоит из 177 × 177 модулей.

В QR-код можно записать:

• цифры;
• буквы;
• специальные символы;
• текст, в том числе на русском языке;
• двоичные данные, например файлы;
• японские иероглифы кандзи.

Количество информации зависит не только от размера QR-кода, но и от того, какие данные в него записаны и какой уровень коррекции ошибок выбран. Максимальная версия QR-кода может хранить до 7089 цифр или несколько тысяч символов текста.

Одно из главных преимуществ QR-кода — встроенная коррекция ошибок. Благодаря ей код может работать, даже если часть изображения повреждена или закрыта. При создании QR-кода часть его площади специально отводится под дополнительные данные. Если некоторые участки окажутся нечитаемыми, программа сможет восстановить информацию с помощью алгоритма коррекции ошибок.

У QR-кодов есть четыре уровня коррекции:

• L — позволяет восстановить около 7% данных;
• M — до 15%;
• Q — до 25%;
• H — до 30%.

Именно поэтому в центре многих QR-кодов можно увидеть логотип компании. Если он закрывает не слишком большую часть изображения, код всё равно останется рабочим.

Но у высокой защиты есть и недостаток. Чем выше уровень коррекции ошибок, тем больше места занимают служебные данные. Поэтому при одинаковом объёме информации QR-код становится крупнее.

Для QR-кодов на экране телефона обычно достаточно уровня L или M. Если код будут печатать на упаковке, плакате или уличной вывеске, где он может испачкаться или поцарапаться, чаще выбирают Q или H.

Когда ты наводишь камеру смартфона на QR-код, телефон за доли секунды считывает информацию. Сначала программа находит три больших угловых квадрата, чтобы определить положение и размер кода. Затем она считывает чёрные и белые модули, преобразует их в цифровые данные и при необходимости восстанавливает часть информации с помощью коррекции ошибок.

Большинство современных смартфонов умеют распознавать QR-коды через стандартное приложение камеры, поэтому устанавливать отдельный сканер обычно не нужно. После сканирования на экране появляется содержимое QR-кода.

Работает ли QR-код без интернета? Это зависит от того, что в нём записано. Текст, контакт или пароль от вайфая можно открыть без подключения к сети. А если QR-код содержит ссылку, для перехода на сайт понадобится интернет.

Создать QR-код можно бесплатно за несколько минут с помощью одного из онлайн-генераторов.

1. Вводишь текст, ссылку или другие данные.
2. При необходимости настраиваешь внешний вид.
3. Скачиваешь готовый QR-код.

Если QR-код нужен для презентации, школьного проекта или плаката, лучше заранее проверить, что он легко считывается камерой смартфона.

Для большинства печатных материалов подходит QR-код размером около 2 × 2 см. Но это ориентировочное значение. Если в коде много информации, отдельные квадратики становятся меньше, поэтому сам QR-код лучше сделать крупнее. Перед печатью стоит проверить QR-код на нескольких устройствах. Иногда он отлично считывается одним смартфоном, но хуже работает на другом.

Сам по себе QR-код безопасен. Это всего лишь способ записать информацию. Опасность возникает, если в QR-коде зашифрована ссылка на поддельный сайт. Внешне такой код ничем не отличается от настоящего.

После сканирования не спеши открывать ссылку. Сначала проверь адрес сайта, который показывает смартфон. Если он выглядит подозрительно, содержит ошибки, лишние символы или не совпадает с адресом известной организации, лучше не переходить по нему.

Будь внимательнее с QR-кодами на платёжных терминалах, парковочных автоматах и информационных стендах. Иногда мошенники наклеивают свои QR-коды поверх настоящих, чтобы перенаправить пользователей на поддельные сайты или изменить реквизиты для оплаты.

Самое простое правило безопасности — всегда проверять адрес сайта перед переходом. Это поможет избежать большинства подобных мошеннических схем.

Оба кода помогают быстро передавать информацию, но отличаются по устройству и возможностям. Основные отличия мы собрали в таблице.

Штрихкоды и QR-коды помогают быстро передавать информацию и делают удобнее повседневные задачи — от покупки товаров до оплаты, получения электронных билетов и перехода на сайты. Штрихкод лучше подходит для коротких идентификаторов, а QR-код — для хранения большого объёма данных. Именно поэтому оба формата по-прежнему широко используются и дополняют друг друга.