Индивидуальный итоговый проект
Вложение | Размер |
---|---|
proekt_belyanushkin.docx | 324.12 КБ |
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Иркутского районного муниципального образования
«Карлукская средняя общеобразовательная школа»
Индивидуальный итоговый проект
QR код – двухмерный штрих-код
Автор работы: Белянушкин А.Е., 10 класс |
Руководитель: Нацюк Ю.Л. Предметная область: информатика |
2022
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. QR-КОД ДВУХМЕРНЫЙ ШТРИХКОД 4
1.1. История создания QR-кода 4
1.2. Сравнение штрих-кода и QR-кода 4
1.4. Для чего нужен QR-код Матричный код 7
1.5. Технология генерации QR-кода 8
ГЛАВА 2. ПРОГРАММЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ QR-КОДОВ 15
QR Code Desktop Reader & Generator 15
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 24
Актуальность: QR-коды становятся все более популярными в современном мире. Сегодня их активно используют для маркировки продуктов в крупных супермаркетах, в туристических компаниях для кодирования различных географических объектов. Такие коды можно увидеть в электронных и бумажных билетах, в логотипах компаний, визитках и рекламе самых различных видов. Около трети владельцев мобильных телефонов и планшетов уже оценили преимущества данной системы и активно пользуются программами для распознавания штрих-кодов.
Гипотеза: QR-код – это разновидность штрих-кода и может быть использован только для товаров в магазине.
Цель: изучить QR-код и разработать инструкцию по его созданию.
Задачи:
Методы:
Конечный продукт: инструкция по созданию QR-кода
ГЛАВА 1. QR-КОД ДВУХМЕРНЫЙ ШТРИХКОД
QR-код (англ. Quick Response code — код быстрого реагирования; сокр. QR code) — тип матричных штрихкодов (или двумерных штрихкодов), изначально разработанных для автомобильной промышленности Японии. Его создателем считается Масахиро Хара, который создал его в 1994 году. Сам термин является зарегистрированным товарным знаком японской компании «Denso». Штрихкод — считываемая машиной оптическая метка, содержащая информацию об объекте, к которому она привязана. QR-код использует четыре стандартизированных режима кодирования (числовой, буквенно-цифровой, двоичный и кандзи) для эффективного хранения данных; могут также использоваться расширения.
Система QR-кодов стала популярной за пределами автомобильной промышленности благодаря возможности быстрого считывания и большей ёмкости по сравнению со штрихкодами стандарта UPC. Расширения включают отслеживание продукции, идентификацию предметов, отслеживание времени, управление документами и общий маркетинг.
QR-код состоит из чёрных квадратов, расположенных в квадратной сетке на белом фоне, которые могут считываться с помощью устройств обработки изображений, таких как камера, и обрабатываться с использованием кодов Рида — Соломона до тех пор, пока изображение не будет надлежащим образом распознано. Затем необходимые данные извлекаются из шаблонов, которые присутствуют в горизонтальных и вертикальных компонентах изображения.
В те дни, когда не было QR-кода, компонентное сканирование проводилось на заводе-изготовителе Denso разными штрих-кодами. Однако из-за того, что их было около 10, эффективность работы была крайне низкой, и работники жаловались, что они быстро устают, а также просили, чтобы был создан код, который может содержать больше информации, чем обычный штрих-код. Чтобы ответить на этот запрос работников, Denso-Wave была поставлена цель создать код, который может включать больше информации, чтобы позволить высокоскоростное компонентное сканирование. Для этого Масахиро Хара, который работал в отделе разработки, начал разработку нового кода с 1992 года. Вдохновением для создания QR-кода послужила игра го, в которую Масахиро Хара играл во время обеденного перерыва. Он решил, что цель разработки состоит не только в увеличении объема кодовой информации, но и в «точном и быстром чтении», а также в том, чтобы сделать код читаемым и устойчивым к масляным пятнам, грязи и повреждениям, предполагая, что он будет использоваться на соответствующих производствах. QR-код был представлен японской компанией Denso-Wave, в 1994 году после двухлетнего периода разработки. Он был разработан с учетом производственной системы компании «Toyota» «Канбан» (точно в срок) для использования на заводах по производству автозапчастей и в распределительных центрах. Однако, поскольку он обладает высокой способностью обнаружения и исправления ошибок и сделан с открытым исходным кодом, он вышел из узкой сферы производственных цепочек поставок компании «Toyota» и начал использоваться в других сферах, что привело к тому, что теперь он широко используется не только в Японии, но и во всем мире. Огромная популярность штрихкодов в Японии привела к тому, что объём информации, зашифрованной в них, вскоре перестал устраивать промышленность. Японцы начали экспериментировать с новыми современными способами кодирования небольших объёмов информации в графической картинке. QR-код стал одним из наиболее часто используемых типов двумерного кода в мире. Спецификация QR-кода не описывает формат данных.
В отличие от старого штрих-кода, который сканируют тонким лучом, QR-код определяется датчиком или камерой как двумерное изображение. Три квадрата в углах изображения и меньшие синхронизирующие квадратики по всему коду позволяют нормализовать размер изображения и его ориентацию, а также угол, под которым датчик расположен к поверхности изображения. Точки переводятся в двоичные числа с проверкой по контрольной сумме.
Основное достоинство QR-кода — это лёгкое распознавание сканирующим оборудованием, что даёт возможность использования в торговле, производстве, логистике.
Хотя обозначение «QR code» является зарегистрированным товарным знаком «DENSO Corporation», использование кодов не облагается никакими лицензионными отчислениями, а сами они описаны и опубликованы в качестве стандартов ISO.
QR-коды больше всего распространены в Японии. Уже в начале 2000 года QR-коды получили столь широкое распространение в стране, что их можно было встретить на большом количестве плакатов, упаковок и товаров, там подобные коды наносятся практически на все товары, продающиеся в магазинах, их размещают в рекламных буклетах и справочниках. С помощью QR-кода даже организовывают различные конкурсы и ролевые игры. Ведущие японские операторы мобильной связи совместно выпускают под своим брендом мобильные телефоны со встроенной поддержкой распознавания QR-кода.
В настоящее время QR-код также широко распространён в странах Азии, постепенно развивается в Европе и Северной Америке. Наибольшее признание он получил среди пользователей мобильной связи — установив программу-распознаватель, абонент может моментально заносить в свой телефон текстовую информацию, добавлять контакты в адресную книгу, переходить по web-ссылкам, отправлять SMS-сообщения и т. д.
Как показало исследование, проведённое компанией comScore в 2011 году, 20 млн жителей США использовали мобильные телефоны для сканирования QR-кодов.
В Японии, Австрии и России QR-коды также используются на кладбищах и содержат информацию об усопшем.
В китайском городе Хэфэй пожилым людям были розданы значки с QR-кодами, благодаря которым прохожие могут помочь потерявшимся старикам вернуться домой.
QR-коды активно используются музеями, а также и в туризме, как вдоль туристических маршрутов, так и у различных объектов. Таблички, изготовленные из металла, более долговечны и устойчивы к вандализму.
Во время пандемии коронавируса в Москве активно применялись QR-коды для ограничения распространения инфекции. Так, весной 2020 года было введена необходимость получать QR-код для перемещения по городу, а с 28 июня 2021 года во многих заведениях Москвы, в частности в кафе и барах, а также на массовый мероприятиях, посетителей будут впускать только с QR-кодом, который можно получить после вакцинации или с результатом ПЦР-теста.
Можно использовать для отправки:
Самый маленький QR-код (версия 1) имеет размер 21×21 пиксель (без учёта полей), самый большой (версия 40) — 177×177 пикселей. Связь номера версии с количеством модулей простая — QR-код последующей версии больше предыдущего строго на 4 модуля по горизонтали и по вертикали.
Существует четыре основные кодировки QR-кодов:
Цифровая: 10 битов на три цифры, до 7089 цифр.
Алфавитно-цифровая: поддерживаются 10 цифр, буквы от A до Z и несколько спецсимволов. 11 битов на два символа, до 4296 символов
Байтовая: данные в любой подходящей кодировке (по умолчанию ISO 8859-1), до 2953 байт.
Кандзи: 13 битов на иероглиф, до 1817 иероглифов.
Также существуют «псевдокодировки»: задание способа кодировки в данных, разбиение длинного сообщения на несколько кодов и т. д.
Для исправления ошибок применяется код Рида — Соломона с 8-битным кодовым словом. Есть четыре уровня избыточности: 7, 15, 25 и 30 %. Благодаря исправлению ошибок удаётся нанести на QR-код рисунок и всё равно оставить его читаемым.
Чтобы в коде не было элементов, способных запутать сканер, область данных складывается по модулю 2 со специальной маской. Корректно работающий кодер должен перепробовать все варианты масок, посчитать штрафные очки для каждой по особым правилам и выбрать самую удачную.
Отдельно существует микро QR-код ёмкостью до 35 цифр.
Эффективность хранения данных по сравнению с традиционным QR кодом значительно улучшена благодаря использованию всего одной метки позиционирования, по сравнению с тремя метками в обычном QR коде. Из-за этого освобождается определённое пространство, которое может быть использовано под данные. Кроме того, QR код требует свободного поля вокруг кода шириной минимум в 4 модуля (минимальной единицы построения QR-кода), в то время как Micro QR код требует поля в два модуля шириной. Из-за большей эффективности хранения данных, размер Micro QR кода увеличивается не столь значительно с увеличением объёма закодированных данных по сравнению с традиционным QR кодом.
По аналогии с уровнями коррекции ошибок в QR кодах, Micro QR код бывает четырёх версий, М1-М4.
Версия кода | Количество модулей | Уровень коррекции ошибок | Цифры | Цифры и буквы | Двоичные данные | Кандзи |
M1 | 11 | - | 5 | - | - | - |
M2 | 13 | L (7 %) | 10 | 6 | - | - |
M (15 %) | 8 | 5 | - | - | ||
M3 | 15 | L (7 %) | 23 | 14 | 9 | 6 |
M (15 %) | 18 | 11 | 7 | 4 | ||
M4 | 17 | L (7 %) | 35 | 21 | 15 | 9 |
M (15 %) | 30 | 18 | 13 | 8 | ||
Q (25 %) | 21 | 13 | 9 | 5 |
Версии Micro QR-кода
Закодировать информацию в QR-код можно несколькими способами, а выбор конкретного способа зависит от того, какие символы используются. Если используются только цифры от 0 до 9, то можно применить цифровое кодирование, если кроме цифр необходимо зашифровать буквы латинского алфавита, пробел и символы $%*+-./:, используется алфавитно-цифровое кодирование. Ещё существует кодирование кандзи, которое применяется для шифрования китайских и японских иероглифов, и побайтовое кодирование. Перед каждым способом кодирования создаётся пустая последовательность бит, которая затем заполняется.
Процесс генерации QR кода делится на несколько чётких шагов:
QR-код создавался как улучшенная альтернатива штрих-коду.
Больше данных, чем в штрих-коде
Штрих-код содержит лишь одну строку данных. Наиболее распространенный тип штрих-кода, используемый, например, для идентификации продуктов в торговле, позволяет сохранять набор цифр фиксированной длины. Хотя форматы штрих-кодов для кодирования длинных строк, содержащих также буквы и другие символы, существуют, они довольно громоздки.
QR-коды более компактны, позволяют сохранять больше данных и поддерживают более широкий набор символов. При этом их так же легко создавать и печатать.
Меньше ошибок
Бывало ли, что вы взяли товар, отнесли на кассу, а сканер штрих-кода показал что-то совершенно другое? Редко, но такое случается – обычно потому, что штрих-код не был защищен от дублирования. А повышенная емкость QR-кода позволяет встроить в него защиту от ошибок.
Легко считывать
В отличие от штрих-кода, для чтения и интерпретации которого нужны специальные технологии, сканировать и расшифровать QR-код можно с помощью смартфона или цифровой камеры. Это делает его гораздо более полезным, например, для маркетинговых кампаний, нацеленных на потребителей.
Легко печатать
Как и в случае штрих-кода, для QR-кода достаточно черно-белой печати (хотя его можно сделать и цветным).
Повышенная надежность
Информацию в QR-коде можно зашифровать, что послужит дополнительной защитой.
Разные виды QR-кодов
QR-коды могут выглядеть по-разному, но наиболее распространены пять видов, перечисленных ниже. Возможности у них примерно одинаковые, отличается только внешний вид.
QR-код
Это оригинальная версия QR-кода, созданная Denso Wave в 1990-х годах. Его легко узнать по трем поисковым узорам в левом нижнем, левом верхнем и правом верхнем углах.
Aztec
Код Aztec был разработан компанией Welch Allyn. Он похож на QR-код, но содержит только один поисковый узор, расположенный по центру.
MaxiCode
Этот вид QR-кода используется почтовой службой США. Как и у кода Aztec, поисковый узор у него находится посередине, но вместо квадратов он использует узор из шестиугольников («пчелиные соты»).
PDF417
Штрих-код со странным названием PDF417 был придуман Йинцзюном Вангом из Symbol Technologies в 1991 году – на три года раньше QR-кода. Этот код имеет прямоугольную форму и выглядит как нечто среднее между QR-кодом и штрих-кодом.
Semacode
Код Semacode, разработанный одноименной компанией – разработчиком ПО, представляет собой матрицу данных, похожую на обычный QR-код, но без характерных поисковых узоров.
При всех своих достоинствах, QR-код — не единственный. Та же Denso Wave разработала Micro QR для передачи меньшего объема информации (вот тут сравнение), SQRC (код, часть информации которого доступна всем, а часть — только пользователям, у которых есть специальный ключ для расшифровки), IQR Code (может иметь разный размер и форму), Frame QR (внутрь можно вставлять изображения).
Используются и коды, которые не имеют отношения к Denso Wave. Это, например, Aztec Code (его легко узнать по квадрату в центре) на авиа- и железнодорожных билетах, MaxiCode в грузоперевозках, DataMatrix в промышленности, прямоугольный PDF417 для документов.
Российская национальная система маркировки «Честный знак» использует DataMatrix. Индивидуальный код позволяет отслеживать перемещение всех товаров от поставщика к покупателю и исключает возможность появления подделок в торговых сетях. Кроме того, специальное мобильное приложение позволяет любому покупателю убедиться в подлинности товара.
QR-коды сейчас где только не встретишь: на городских достопримечательностях, футболках, в извещениях об уплате налогов. И даже нанадгробиях — на случай, если кому-то захочется узнать больше об умершем человеке. Самой же технологии, несмотря на приличный по меркам IT возраст, на кладбище истории пока рано: она явно в самом расцвете сил.
Линейные штрихкоды, кстати, тоже еще вполне живы. Они используются там, где не нужно передавать большой объем информации или переводить пользователя в онлайн. В торговых сетях, библиотеках и на складах вполне достаточно кодирования 20-30 символов. Часто преимуществом линейного штрихкода становится компактность: его можно нанести и на пачку жевательной резинки, и на плату компьютера. Но дело еще и в том, что GS1, международная организация, которая занимается созданием и внедрением стандартов для бизнеса, выделяет именно линейные коды EAN для основной информации, а QR-коды — для дополнительной. Поэтому наличие зарегистрированного штрихокда EAN необходимо для работы со всеми крупными торговыми сетями.
QR Code Desktop Reader & Generator
Начнем с простого представителя этой категории софта, который умеет не только создавать, но и считывать коды. Его функциональность максимально незамысловатая, поэтому всем тем, кто не желает тратить время на редактирование будущего штрихкода, настраивая прозрачность, цвета и прочие параметры, следует обратить внимание именно на данную программу. Как таковых возможностей создания QR-кода здесь практически нет: вписываете текст, настраиваете разрешение и сохраняете полученный результат в JPEG либо PNG.
Программа бесплатна, русский язык отсутствует, впрочем, при работе здесь он практически и не нужен. Если планируете часто или время от времени создавать простейшие QR-коды, а также, вероятно, считывать их, не желая пользоваться онлайн-сервисами, это ПО — подходящий выбор. Ее небольшой размер (менее 10 МБ) не скажется на занятности дискового пространства, а простейший интерфейс не заставит осваивать принципы работы.
Второй в нашем списке будет программа, название которой также говорит само за себя. Здесь каждому юзеру предлагается детально настроить двумерный штрихкод, регулируя доступные параметры. Вся работа происходит в одном лишь окне, имеющем пару вкладок и вертикальную панель инструментов. Несмотря на простой интерфейс, тут присутствуют практически все необходимые свойства, которые позволяют создать QR-код желаемого уровня сложности. Первым делом понадобится ввести текст, который в дальнейшем будет преобразован. Чтобы в этом вопросе не возникло никаких трудностей, софт предлагает воспользоваться помощником ввода данных — это будет особенно актуально и полезно новичкам или всем тем, кто пытается закодировать нестандартную информацию.
После выполнения основных действий остается настроить технические параметры: единицу измерения, размеры, разрешение, размеры символов и др. Приложение поддерживает сразу несколько кодировок: UTF-8, Latin-1, китайскую и японскую. Чтобы красиво оформить свой QR-код и привлечь к нему больше внимания, позволяется настроить цвета и прозрачность. Цветным можно сделать изображение, фон, текст. Когда, наоборот, необходимо уменьшить вес будущего кода, лучше задать прозрачный стиль фона и сохранить его как PNG-файл. Особые дизайнерские решения через эту программу реализовать, понятное дело, не получится, однако сделать классический или более интересный вариант 2D-кода за короткий промежуток времени вполне возможно. В программе имеется русскоязычный интерфейс, а распространяется она бесплатно для Windows и Mac OS.
Более продвинутое решение представляет собой эта программа: с помощью нее вы сможете создавать QR-коды любой сложности в кодировке UTF-8. Здесь есть сразу несколько шаблонов: каждый из них предназначен для определенных целей и на основе выбранного будет реализовываться основная задумка. Так, здесь можно выбрать:
Конечно же, тут присутствует функция визуальной персонализации создаваемого элемента. Помимо разработки стандартных черно-белых вариаций, юзер может добавить немного индивидуальности, поместив на задний фон, например, логотип своей компании или просто сделав весь квадрат цветным, воплотив собственные задумки. Поддерживается создание и прозрачных QR-кодов, которые будут сливаться с фоновым изображением или дизайном сайта/этикетки, привлекая к себе еще больше внимания со стороны аудитории, но при этом продолжая оставаться такими же функциональными, как и обыкновенные варианты. Для придания максимальной уникальности воспользуйтесь инструментами рисования (заливка, кисть, ластик), а также инструментами для изменения цветового оформления, вставки логотипа, тени, 3D-эффектов, рамок. Чтобы QR-код получился максимально качественным, здесь есть сразу 4 уровня исправления ошибок. При всей своей функциональности программа не требовательна к ПК, имеет бесплатную ограниченную версию лишь с основными функциями. Для создания уникальных QR-кодов придется приобрести Pro-версию, однако даже там отсутствует русский язык интерфейса.
В противовес предыдущей программе рассмотрим Free QR Creator. Еще одно крайне простое решение, не требующее от пользования никаких технических навыков для генерирования. Умеет создавать обычные и микро QR-коды. Весь интерфейс состоит из одного окна со строкой меню. Позволяется создать обычный черно-белый вариант или раскрасить передний и задний план, повернуть квадрат, добавить границы. Разделения на категории для текста отсутствуют, есть лишь обычная строка и пара инструментов редактирования внешнего вида. Все изменения отображаются в live-режиме через окошко с превью.
Результат доступен для сохранения в один из следующих форматов: BMP, JPG, PNG, GIF, TIFF и EMF. Программа полностью бесплатна, занимает 5 МБ на жестком диске (есть и portable-версия), не имеет перевода на русский язык, но даже базовых знаний английского хватит для полноценного взаимодействия.
Следующей в списке идет программа чуть функциональнее предыдущей. Если прошлый софт (как и первый) имел всего лишь одно поле для ввода любого текста, тут же процесс более оптимизирован под разные направления. Можно создать персонализированный QR-код с URL, обычным текстом, SMS, номером телефона, визитной картой, E-Mail, Wi-Fi, платежной системой. Все описания этих разделов вы найдете в кратком обзоре QR Customizer Pro чуть выше.
Получившееся изображение может быть масштабировано на усмотрение пользователя до 500 пикселей. Раскрашивать и как-либо «украшать» получившийся QR-код не получится, результат можно только сохранить или скопировать в буфер обмена. Очень легкий софт, имеет портативную версию, перевод на русский язык отсутствует, как и везде. Пригодится лишь только для быстрого создания штрихкода какой-либо категории.
Теперь вкратце рассмотрим программу Free QR Code Generator, представляющую собой смесь двух предыдущих. Пользователь может выбрать, для каких целей будет создаваться будущий QR-код, указав одно из направлений: текст, ссылка, телефон, электронная почта, контакт, СМС, геометка. Определившись с типом информации, остается ввести нужную информацию, которая будет кодироваться. Далее можно либо сгенерировать классический двумерный код, либо слегка видоизменить его внешне. Вспомогательных инструментов здесь почти нет, поэтому сделать более красивым штрихкод не удастся. Тем не менее тут присутствует выбор размера пикселя, регулировка прозрачности, выбор уровня проверки на ошибки и указание формата изображения, например, PNG.
Вносимые изменения можно просматривать сразу же в окне с превью. Как понятно из названия, софт полностью бесплатен. Он довольно легкий, без перевода на русский язык, который, впрочем, здесь и не нужен, так как параметров никаких практически и нет.
Многофункциональное ПО в стиле офисных приложений от Microsoft, позволяющее создавать различного вида штриходы, в том числе и двумерные. Пользователю предлагается выбрать тип кодировки, размер символа, уровень коррекции ошибок и оптимизацию под конкретные устройства и форматы. Дополнительно можно настроить шрифт, воспользоваться инструментом «Перо», задать фоновое изображение и некоторые дополнительные параметры. Благодаря всему этому появляется возможность персонализировать QR-код под какой-то определенный тип информации. Результат может быть экспортирован в формате PDF, JPG, PDF.
Так как ПО нацелено в первую очередь на бизнес-использование, тут имеются функции соответствующего направления: импорт информации, из которой будет состоять текст, из базы данных, печать этикеток. Здесь легко задавать нужные поля без необходимости их ввода вручную, имеется инкрементальный счетчик. Демо-версия имеет водяной знак и другие ограничения, кроме этого можно купить одну из трех версий и получить доступ к созданию самых разнообразных видов штрихкодов, а не только QR. Labeljoy — одна из немногих программ этого рода, где присутствует перевод интерфейса на русский язык.
В результате работы над проектом мы пришли к следующим выводам:
Цель проекта достигнута, все поставленные задачи решены. Из большого разнообразия программ для генерации QR-кода экспериментальным путем выбрал наиболее удобное приложение – это QR-code Studio. Для работы в этой программе разработал пошаговую инструкцию (Приложение 1), чтобы абсолютно любой человек мог без каких-либо проблем создать QR-код.
Инструкции по генерации QR-кода в интернете практически нет, поэтому наша инструкция может быть многим полезна.
Снег своими руками
Нечаянная победа. Айзек Азимов
Кто грамотней?
Марши для детей в классической музыке
Карандаши в пакете