二维码的生成细节和原理二维码又称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： code.pdf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VersionVersion 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：空白区——Quist Zone-悝置攥刑岡戕Teiiide格盍信总Formal I"Tbrma:ionCcirecLtf：: Cod?wjFds分匪符Sepirators tbr PostttonDeteciioa Pater 加Aliannicn: PatKiusPos!iion OetKtion 'Pjttertis/PatternsRec ion定位图案• Position Detection Pattern是定位图案，用于标记二维码的矩形大小。
这三个定位 图案有白边叫Separators for Postio n Detectio n Patter ns之所以三个而不是四个意 思就是三个就可以标识一个矩形了• Timi ng Patter ns也是用于定位的原因是二维码有40种尺寸，尺寸过大了后需要 有根标准线，不然扫描的时候可能会扫歪了• Alig nment Patter ns只有Version 2以上（包括Versio n2）的二维码需要这个东东, 同样是为了定位用的功能性数据• Format In formation存在于所有的尺寸中，用于存放一些格式化数据的• Version In formation在＞=Version 7以上，需要预留两块3 x 6的区域存放一些版 本信息数据码和纠错码• 除了上述的那些地方，剩下的地方存放 Data Code数据码 和Error CorrectionCode纠错码数据编码我们先来说说数据编码QR码支持如下的编码：Numeric mode数字编码，从0到9如果需要编码的数字的个数不是3的倍数，那 么，最后剩下的1或2位数会被转成4或7bits，贝V其它的每3位数字会被编成10, 12, 14bits，编成多长还要看二维码的尺寸（下面有一个表Table 3说明了这点）Alphanumeric mode字符编码。
包括0-9,大写的A到Z （没有小写），以及符号$ % * + -. / :包括空格这些字符会映射成一个字符索引表如下所示：（其中的SP是空格, Char是字符，Value是其索引值）编码的过程是把字符两两分组，然后转成下表的45进 制，然后转成11bits的二进制，如果最后有一个落单的，那就转成6bits的二进制而编 码模式和 字符的个数需要根据不同的Version尺寸编成9, 11或13个二进制（如下表中 Table 3）Char. : Value■Ghar. : ValueChar.ValueGhar. : ValueChar,ValueGhar. : ValueGhar.VafuaGhar. ■ Value0 i 06 ； 6C12I : 18024U : 30SP36「- 421 ■ 17 : 7D13J : 19p25V ■ 31$37/ I 432 ■ 28 ■ BE14K ■ 20Q26W ■ 32%38:■ 443 : 39 : 9F15L : 21R27X : 33•3914 : 4A : 10G16M : 22S28Y : 34405 : 5B : 11H17N : 23T29Z : 3541IByte mode字节编码，可以是0-255的ISO-8859-1字符。
有些二维码的扫描器可以自动检测是否是UTF-8的编码Kanji mode这是日文编码，也是双字节编码同样，也可以用于中文编码日文和汉 字的编码会减去一个值如：在0X8140 to 0X9FFC中的字符会减去8140，在0XE040 到0XEBBF中的字符要减去0XC140，然后把前两位拿出来乘以0XC0,然后再加上后两 位，最 后转成13bit的编码如下图示例：Input characterJ(Shift JIS value);935FE4AA1. Subtract3140or C140935F-3140= 121FE4AA C140'236A2, Multiply nt.Sxb, by CD23xCQ" 1A403. Add Ls.b.D80 + 1F = D9F1A40 + 6A-1AAA4, Convert ta 13 bit binary0D9F-> 01101 1001 1111IAAA-^1 101010101010Extended Channel Interpretation (ECI) mode主要用于特殊的字符集并不是所有的扫描器都支持这种编码Structured Append mode用于混合编码，也就是说，这个二维码中包含了多种编码 格式。
FNC1 mode这种编码方式主要是给一些特殊的工业或行业用的比如GS1条形码之 类的简单起见，后面三种不会在本文中讨论F面两张表中,Table 2是各个编码格式的"编号”，这个东西要写在Format Information中注：中 文是1101Table 3表示了，不同版本（尺寸）的二维码，对于，数字，字符，字节和Kanji 模式下，对于单个编码的2进制的位数在二维码的规格说明书中，有各种各样的 编码规范表，后面还会提到）T吕刖巳 2 — Mode indicatorsModeIndicatorEO0111Numeric0001Alpha numeric0010B-bit Byte0100Kanji1000Structured Append0011FNC10101 (First position)1001 (Second position)Terminator (End of Message)ODDOT^bie 3 — Number of bsts in Character Count IndicatorVersionNumeric ModeAlphanumeric ModeB bit Byte ModeKanji Mode1 to 9109810 to 261211 ,1G1027 to 4014131612F面我们看几个示例,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：012345671. 把上述数字分成三组:012 345 672. 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 10000114. 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 00000010005.把数字编码的标志0001和第4步的编码加到前面：0001 00000010000000001100 0101011001 1000011示例二：字符编码在Version 1的尺寸下，纠错级别为H的情况下，编码:AC-421. 从字符索引表中找到AC-42这五个字条的索引(10,12,41,4,2)2. 两两分组:(10,12) (41,4) (2)3•把每一组转成11bits的二进制：(10,12) 10*45+12 等于 462 转成 00111001110(41,4) 41*45+4 等于 1849 转成 11100111001(2)等于2转成0000104. 把这些二进制连接起来：00111001110 11100111001 0000105. 把字符的个数转成二进制(Version 1-H为9 bits ): 5个字符，5转成0000001016. 在头上加上编码标识0010和第5步的个数编码：0010 00000010100111001110 11100111001 000010结束符和补齐符假如我们有个HELLO WORLD的字符串要编码，根据上面的示例二，我们可以得到 下面的编码，编码 字符数 HELLO WORLD的编码001000000101101100001011 01111000110 10001011100 10110111000 001000000101110011010100 001101我们还要加上结束符：编码 字符数HELLO WORLD 的编码结束01100001011 01111000110 10001011100 1011011100010011010100 001101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 11011 100 01001101 01000011 01000000补齐码(Padding Bytes)最后，如果如果还没有达到我们最大的bits数的限制，我们还要加一些补齐码(Padding Bytes)，Padding Bytes 就是重复下面的两个 bytes： 11101100 00010001 (这两个二 进制转成十进制是236和17,我也不知道为什么，只知道Spec上是这么写的)关于每一 个Version的每一种纠错级别的最大Bits限制,可以参看QR Code Spec的第28页到 32 页的 Table-7 一表。
假设我们需要编码的是Version 1的Q纠错级，那么，其最大需要104个bits，而我 们上面只有80个bits，所以，还需要24个bits，也就是需要3个Padding Bytes，我们 就添加三个，于是得到下面的编码：00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 1101110001001101 01000011 01000000 11101100 00010001 11101100纠错码上面。