1.1 理论知识，二维码入门必读
要想学会如何熟练运用二维码，应先从了解什么是二维码开始。在本节中，您将学到有关二维码的概念、运用原理、如何扫描二维码，以及二维码的不同分类、使用优势，和如何将二维码与其他条码相区别。
1.1.1 什么是二维码
二维码(2-dimensional bar code)是指按一定规律，在平面上分布的黑白相间、记录数据符号信息的特定几何图形。二维码也是条码，但二维码能够在横向和纵向两个方向、两个维度同时存储和表达信息，是在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码。二维码使用黑白矩形图案表示二进制数据(即在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念)，让若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息的自动处理。二维码具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。
下面我们将展示一些普通和具有创意的二维码图片，让您对这个神奇的矩形有更直观地了解。
(1) 普通二维码。最普通的二维码没有过多的修饰，仅由一些黑白相间的矩形组成，这些矩形里就包含着上文所说的二进制数据，使图形在被扫描时能让矩形里的信息传递出去，从而使二维码具有传递信息的功能，如图1.1所示。
图1.1 普通二维码
(2) 带文字的二维码。并不是所有的二维码都只有单调的黑白矩形，一些经过创新和加工的二维码也逐渐出现在二维条码的应用领域。一些公司或企业都会在自己的二维码中加入想传递给大众的文字信息，从而使自己的二维码更加具有标识性，如图1.2所示。
图1.2 带文字的二维码
(3) 带图形的二维码。二维码与一维码相比，其优势在于它除了能记载更大容量的信息，还包括它能处理文字以外的信息，比如图片。一些二维码承载的不仅仅是文字，还更加创意地使用了图片来完善自己的二维码，如图1.3所示。
图1.3 带图形的二维码
(4) 彩色二维码。如今，除了一成不变的黑白矩形，二维码更加大胆地加入了色彩的运用，使之不再只有单调的黑白二色。彩色的二维码无疑让二维码这个小小的方格散发出新的生命力，更多的企业愿意使用彩色的二维码作为自己产品的推广广告，如图1.4所示。
图1.4 彩色二维码
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随着二维码相关技术的日趋成熟，我们将看到越来越多的彩色二维码出现在日常生活中。事实上，彩色二维码的生成技术并不复杂，并且备受年轻人的喜爱。除了彩色二维条码的生成技术，当前还有不少“个性二维码”的生成工具，它们是把一些个性图案与二维码进行合成，得到个性化并能被扫描设备识别的二维码。随着二维码的发展，这种“个性二维码”将会流行起来。
1.1.2 二维码运用原理
二维码可以分为两类：堆叠式/行排式二维条码和矩阵式二维条码。它们具有各自不同的工作原理。
1．堆叠式/行排式二维条码
堆叠式/行排式二维条码又称堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维码基础之上，按需要堆积成两行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备和条码印刷与一维码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定，其译码算法与软件也不同于一维码。有代表性的行排式二维码是Code 49。
Code 49是一种多层、连续型、可变长度的条码符号，它可以表示全部的128个ASCII字符。每个Code 49条码符号由2～8层组成，每层有18个条和17个空。层与层之间由一个层分隔条分开，如图1.5所示。Code 49每层包含一个层标识符，最后一层包含表示符号层数的信息。
图1.5 Code 49
2．矩阵式二维条码
矩阵式二维条码(又称棋盘式二维码)是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵元素位置上，出现方点、圆点或其他形状点，表示二进制的“1”，不出现点，表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码是Code One。Code One符号中包含可由快速线性探测器识别的识别图案，如图1.6所示。
图1.6 Code One
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实质上，二维码是使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，将信息换算成二进制的几何形体，并生成一个矩阵图。二维码生成之后，要用专门的解码器解码。
现在都采用红外线探头来抓取图形，一般分为硬解码和软解码。硬解码是指探头抓取图形之后用软件直接解码；软解码是通过抓取图形之后传送到二维码库中去对比解码。
1.1.3 二维码编码原理
在了解二维码的运用原理后，本书将详细介绍二维码的编码原理，使读者对二维码的编码有初步的认识。
(1) 数据分析。首先要确定编码的字符类型，按相应的字符集转换成符号字符；选择纠错等级，在规格一定的条件下，纠错等级越高，其真实数据的容量越小。
(2) 数据编码。将数据字符转换为位流，每8位字符一个码字，即可整体构成一个数据的码字序列。知道这个数据码字序列就知道了二维码的数据内容，如表1.1所示。
表1.1 OR码资料容量
(3) 纠错编码。按需要将上面的码字序列分块，并根据纠错等级和分块的码字，产生纠错码字，再把纠错码字加入到数据码字序列后面，成为一个新的序列。二维码规格和纠错等级一旦确定，它所能容纳的码字总数和纠错码字数也就确定了。二维码的纠错等级有具体的错误修正容量，如表1.2所示。
表1.2 错误修正容量
(4) 构造最终数据信息。在规格确定的条件下，将上面产生的序列按次序放入分块中，按规定把数据分块，然后对每一块进行计算，得出相应的纠错码字区块，把纠错码字区块按顺序构成一个序列，添加到原先的数据码字序列后面。把上面的完整序列填充到相应规格的二维码矩阵的区域中。
(5) 掩模。将掩模图形用于符号的编码区域，使得二维码图形中的深色和浅色(黑色和白色)区域能够比例最优地分布。
(6) 格式和版本信息。生成格式和版本信息放入相应区域内。
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二维码具有自己的三个编码规则。
(1) 唯一性：同种规格同种产品对应同一个产品代码，同种产品不同规格对应不同的产品代码。根据产品的不同性质，如重量、包装、规格、气味、颜色、形状等，赋予不同的商品代码。
(2) 永久性：产品代码一经分配，就不再更改，并且是终身的。当此种产品不再生产时，其对应的产品代码只能搁置起来，不得重复启用再分配给其他商品。
(3) 无含义：为了保证代码有足够的容量以适应产品频繁更新换代的需要，最好采用无含义的顺序码。
1.1.4 如何扫描二维码
二维码具有信息容量大的特点，企业和个人也经常将自己的信息放入二维码中。那么，如何才能获取他人二维码中的信息呢？本节将详细介绍如何使用这个隐藏着“秘密”的矩形方格。
1．扫描过程
(1) 需要一个带有摄像头的手机。大部分二维码是针对智能手机用户设计的。二维码的信息通过肉眼无法被识别，需要首先通过摄像头摄入到手机中去。对手机像素的要求不高，但像素越高，识别效率越高。
(2) 下载能扫描二维码的手机软件。光有手机摄像头是不够的，摄像头只能将二维码的形状传递给手机，而不能解读二维码形状所隐藏的含义。所以我们需要下载一个能正确解读二维码含义的软件，通过软件的翻译，揭开二维码的神秘面纱。
(3) 启动软件，进行二维码扫描。看到你想扫描的二维码时，启动手机里的二维码扫描软件，如图1.7所示。当手机出现拍照状态时，将二维码对准在手机的矩形框内，如图1.8所示。就可以通过软件对二维码进行解读，如图1.9所示。扫描情形如图1.10所示。
图1.7 启动二维码扫描软件
图1.8 将二维码对准矩形框
图1.9 软件对二维码进行解读
图1.10 扫描情形
2．扫描软件
二维码扫描(Android版)，是手机世界推出的一款安卓平台免费软件，具有识别商品条形码和二维码的功能，在进销存管理、二维码生成方面十分优秀，通常被用于条码扫描、资源扫描下载、火车票扫描、地税发票扫描等。
微信是另一个具有代表性的二维码扫描软件，绝大多数智能手机用户都安装了微信软件，通过软件里的“扫描二维码”功能，就可实现对想要了解的二维码的扫描。
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二维码扫描软件除了能对二维码进行信息解读外，您还可以使用该软件实现以下功能，包括扫描商品条码、手动输入条码数字解码、解码二维码图片、创建和编辑二维码记录、生成二维码图片、条形码图片、商品条码合计价格功能和导出解码记录。
1.1.5 二维码业务分类
因为二维码的小巧易读、信息容量大等特点，二维码的应用范围非常广阔，各种应用都有独特的场景和用途。其业务分类主要有两类：主读和被读。
1．主读类业务
主读类业务是指二维码用户在手机上安装二维码客户端，使用手机拍摄并识别媒体、报纸等上面印刷的二维码图片，获取二维码所存储内容并触发相关应用。
(1) 溯源。在商品包装制作时，企业将商品的详细信息、认证状况等录入二维码，并将二维码印刷在产品包装上，用户只需通过手机扫描二维码，即可获知该产品的一连串的正品安全信息，从而实现产品溯源。所以消费者在购买食品时，只需使用手机扫或发短信，即可随时随地对产品认证状况等信息进行查询，并可及时举报虚假、错误信息。
(2) 防伪。企业给每一个产品赋予一个唯一的防伪编码，并将其做成二维码的形式印制在票据、证件及高价值的产品上。在此类应用中，客户端识别二维码后可获得验证码系统中事先生成的票据或产品信息。通过将这些信息和实物进行比对，客户即可核实实物的真伪。
(3) 广告媒体。商户将包含网址的二维码印制在杂志、报纸、宣传资料、户外广告上，用户通过自己手机中安装的二维码识读客户端扫描，即可快速访问商户网址，加强了商家和潜在用户之间的互动，丰富了广告中包含的信息。
(4) 电子名片。企业在印制纸质名片的时候，将包含姓名、联系方式、电子邮件、地址等信息的二维码图一起印在名片上。收到名片的用户使用手机客户端识读名片上的二维码，即可将二维码中包含的信息存入手机的通讯录中。
(5) 购物直通车。在面积较大的平面广告上，将热点产品以货架的样式展现出来，辅以必要的文字说明。用户如果发现有自己需要的商品，即可使用手机拍直接进入订单页面，简单填写少量信息(如购物件数等)后，即可完成订购，省去了用户上网重新搜索此商品的步骤。
(6) 问卷调查。一些二维码中的信息是一些网站链接，消费者只需使用手机或其他移动终端扫描二维码，进入云端平台即可在线进行问答。运用新形式吸引消费者的同时，也省去了传统问卷调查所需的人员分配与物料印刷，节省了大量运作费用。所以，问卷调查形式的二维码也正逐渐流行。
2．被读类业务
被读类业务是指当二维码存在于用户手机上时，用户持手机到应用现场，通过二维码机器扫描手机进行内容识别。
(1) 积分兑换。二维码中的积分兑换和现实生活中我们所理解的积分兑换原理是一样的，只不过是企业将积分兑换的商品或服务以二维码电子凭证的方式发送到其会员手机上，会员通过二维码凭证到指定的地点兑换商品或者享受服务。电子积分兑换可提供更高效的客户回馈体验，可节省物流和仓储成本，是一种更为便捷的服务形式。
(2) 优惠券下载。这里的优惠券是指优惠券的电子形式。二维码具有功能完整的电子优惠券下载服务，省去了客户前去终端机领取优惠券的步骤。客户只需轻点鼠标即可享受企业或商家为客户精心准备的各类产品优惠信息，然后通过所下载的优惠券享受优惠服务。
(3) 在线抽奖。一些二维码还提供在线服务，当客户使用手机扫描二维码进入为客户定制的活动抽奖页面后，只需输入简单的个人信息即可参加抽奖。除了当场可知晓中奖情况外，获奖用户的手机还能及时收到奖品的二维码电子凭证，并可随时前往商家门店兑换奖品或享受服务，使抽奖活动变得更为方便快捷。
(4) 二维码支付。消费者通过扫描二维码进入页面，进行网上购物。网上购物可供选择的商品种类丰富，购物不受时间、地点的限制，网购不需要亲自去店面挑选商品，可以大大节省时间和精力，网购商品价格相对便宜，因而网上购物成为越来越多消费者的选择。二维码支付功能让手机在线支付成为可能，真正实现随时随地购物。消费者选择商品、加入购物车、填写收货信息完成商品选购后，后台提醒商家消费者的购买情况、商家与消费者联系协商支付事宜，消费者也可选择用支付宝进行在线支付。
(5) 团购。团购网站在商品或服务的销售环节，引入二维码作为购买凭证，消费者在线付款后，向消费者手机发送二维码购物凭证，消费者可直接凭借该二维码凭证到销售该商品或服务的商家进行消费。
(6) 电子VIP会员凭证。企业为了稳固客户，也为了及时向客户传达商品信息，企业会为资深会员发放二维码短彩信会员凭证，会员凭借存储在手机上的二维码短彩信即可在特定场所享受会员服务，实现电子VIP会员凭证的使用。
(7) 电子票。消费者通过移动互联网、电话等方式实现移动订票，票务订单生效后，将电子票以二维码短彩信的方式发送至消费者手机，消费者到场后凭手机上的二维码电子票即可验票进场。
(8) 电子签到。电子凭证签到是利用手机二维码进行签到验证的会务系统。企业用户只需向系统添加参会人员基本信息，然后由平台管理员将二维码发送到参会人员手机中，参会人员即可使用手机中的二维码进行签到。电子凭证签到方式不仅方便快捷，而且安全可靠，有助于参会人员的数据管理。
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除了常规的分类模式以外，二维码还有许多其他分类方式。
(1) 按载体分，可以分为杂志、报纸、宣传册、直投广告、邮购目录、PC网站、海报、户外广告、名片等手机二维码业务。
(2) 按客户类型分，可以划分为企业用户和个人用户，其中企业用户又可以包括传统厂商和增值服务商(SP)。另外，客户划分时也考虑客户的重要性，将客户划分为大客户与普通客户。
(3) 按手机二维码应用的行业，又可以划分为旅游行业、餐饮行业、媒体服务、通信行业、增值服务行业、医药行业等。
(4) 按二维码所存储的信息，解码结果可以是URL、待发送的SMS、待发送的邮件、数据信息(一些直接显示在手机屏幕上的文字信息，无须提交的)或者电话号码。
1.1.6 二维码的不同之处
作为一维码的延续与发展产品，二维码与一维码之间存在着千丝万缕的联系，在这些联系中，二维码与一维码又有着诸多不同之处。同样，每一个二维码之间也有各自的特色。
1．二维码与一维码的区别
二维码与一维码的区别主要体现在外观、作用及优缺点上，如表1.3所示。
表1.3 二维码与一维码的区别
2．二维码间的相互区别
不同二维码间的相互区别，主要表现在二维码外观上的不同与其所携带的信息内容的差异上。外观是二维码间最直接的区别，用户可以凭借肉眼将两个二维码进行区分。但每个二维码所携带信息的不同，才是二维码间最本质的区别，也是二维码存在的意义。
(1) 外观。在外观上，普通二维码用肉眼是难以记住以及区分的，因为它们都是由看似杂乱无章的黑白矩形构成的。图1.11所示是一个学习二维码制作的链接网址的二维码，扫描二维码可以获取一个教你如何制作二维码的网址。图1.12所示是一个进入微信广告平台的二维码，扫描该二维码获取的是某企业在微信平台上发布的广告信息。虽然这两个二维码有着截然不同的用处，但它们在外形上是很难让人记住并准确区分开来的。有一些二维码加入了其他元素的设计，与普通二维码进行区别，使其在外观上有显著的记忆点。这些记忆点凭公司或个人的意愿进行创作，可以加入二维码制作者最想呈献给受众的元素。它们可能是文字、公司商标，也可能是图片、色彩或形状等。
图1.11 制作网页二维码
图1.12 微信进入二维码
(2) 内容。二维码之间本质的区别在于不同的二维码携带的信息和内容是不一样的，但内容只有在被扫描并识别后才能显示出来。每一个二维码，不管是企业制作的还是个人制作的，都有自己存在的价值，或是个人名片，或是广告信息，或是网页内容。这些二维码所携带信息的差异就是二维码之间最本质的差异，也是一个二维码存在的意义。
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一般来说，虽然二维码和一维码在外观和功能上都有区别，但它们都是条码，之间拥有一定的联系。条形码的名称来源于一维码，因为一维码的形状是由很多黑、白条组成的。
一维码只在水平方向上表示信息，容量小，表示的信息有限，因此人们开始研究能表示更多信息的条形码，开始人们尝试把多个一维码层叠起来，每一层都可以表示一定的信息，这就是最初的二维码——层排式二维码。
后来人们利用信息编码技术发明了矩阵式二维码。这种二维码具有更大的容量，但外观上已经不同于一维码了，只是仍然沿用了条形码的名称。因此，从形态上，条形码分为一维条形码和二维条形码。