Прямоугольный Micro QR-код

Прямоугольный Micro QR-код был разработан компанией Denso Wave в 2022 году и стандартизован как ISO/IEC 23941. Этот формат расширяет возможности QR-кода для прямоугольных областей и создан как альтернатива линейным (1D) штрихкодам^[4].

Сегодня rMQR Code — относительно новое решение, пока не получившее широкого распространения; однако он объединяет преимущества QR-кода (коррекция ошибок, поддержка Unicode) с достоинствами 1D-штихкодов (эффективная работа с прямоугольными областями). Поддержка данного типа кодов среди аппаратных принтеров и сканеров пока ограничена, однако программные библиотеки уже поддерживают rMQR Code^[5][6]. Потенциальные области применения:

• Реклама;
• Автоматическая идентификация данных при обработке документов;
• Автоматически распознаваемые гиперссылки на интернет-страницы;
• Учёт продуктов питания и товаров в магазине;
• Автоматизация билетов и документов пассажиров в аэропортах, на автобусных и железнодорожных вокзалах;
• Отслеживание посылок^[7];
• Идентификация пациентов либо лекарств в медицинском обслуживании и промышленности^[8].

Ключевыми преимуществами rMQR Code являются:

• Возможность прямого кодирования японских символов;
• Эффективное использование прямоугольных областей, полная замена 1D-штрихкодов;
• Поддержка кодирования GS1-данных^[9];
• Поддержка Extended Channel Interpretation;
• Коррекция ошибок Рида — Соломона для восстановления повреждённых данных.

Прямоугольный Micro QR-код создан с целью более эффективного использования прямоугольных областей, сохраняя все функциональные возможности QR-кода. Символ состоит из чёрных и белых квадратных модулей, размещённых на белом фоне. Также существует инверсная версия штрихкода — с чёрным фоном и инвертированными (по светлоте) элементами^[2].

rMQR Code характеризуется минимальной высотой 7X и минимальной шириной 27X; максимальная высота — 17X, максимальная ширина — 139X^[2]. Всего предусмотрено 32 версии с разными соотношениями сторон. Коррекция ошибок Рида — Соломона реализована на двух уровнях, обеспечивая восстановление от 15 % до 30 % повреждённых данных.

Элементы структуры символа rMQR Code:^[2][10]

• Основная направляющая метка (finder pattern) в левом верхнем углу с 1X-разделителем справа и снизу — совпадает с QR-кодом;
• Малый элемент наведения (finder sub pattern) в правом нижнем углу;
• Угловые элементы наведения в правом верхнем и левом нижнем углах; размеры до 3×3;
• Элементы выравнивания (количество зависит от версии: отсутствуют в R11x27, до 8 в R11x139);
• Синхронизационные элементы, образующие рамку по периметру;
• Зона форматной информации вокруг основных элементов наведения;
• Зона кодирования данных;
• Тихая зона шириной 2X.

Примеры rMQR Code разных версий:

Прямоугольный Micro QR-код реализован в 32 версиях, с высотой от 7X до 17X и шириной от 27X до 139X. Каждая версия поддерживает два уровня коррекции ошибок: M и H, что влияет на максимальный объём закодированных данных и стойкость к ошибкам. Все версии и их параметры приведены в таблице ниже^[2]:7.4.10:

Прямоугольный Micro QR-код использует три типа элементов наведения:

• Основной элемент наведения^[2] в левом верхнем углу с 1X-разделителем справа и снизу;
• Малый элемент наведения^[2] в правом нижнем углу;
• Угловые элементы наведения^[2] в правом верхнем и левом нижнем углах.

Главный элемент наведения (5 модулей в вертикали и горизонтали: 1-1-3-1-1) определяет местоположение штрихкода и при повреждении делает его нечитаемым. Малый элемент (1-1-1-1-1) определяет правый нижний угол и не имеет защитной зоны. Угловые элементы — это уголки с белой точкой по центру (3×3); в некоторых версиях могут отсутствовать.

rMQR Code содержит элементы выравнивания^[2] и синхронизации^[2] для выявления ошибок распознавания. Элемент выравнивания — чёрный прямоугольник 3X, обрамляющий белую точку 1X. Количество зависит от версии (от 0 до 8).

Синхронизационные элементы ограничивают штрихкод по периметру и разделяют прямоугольник по вертикали в области элементов выравнивания.

Форматная информация^[2] размещается в областях основных и малых элементов наведения. Формат — это 18-битная последовательность: 6 информационных бит, 12 бит коррекции ошибок (рассчитанных по (18,6) расширенному BCH-коду). Маскирование производится последовательностями 011111101010110010 (для зоны вокруг основного элемента) и 100000101001111011 (для малого элемента).

Информационные биты форматной зоны rMQR Code

Уровень коррекции ошибок	Индикатор версии					Биты коррекции ошибок
${\displaystyle X_{0}}$	${\displaystyle X_{1}}$	${\displaystyle X_{2}}$	${\displaystyle X_{3}}$	${\displaystyle X_{4}}$	${\displaystyle X_{5}}$	${\displaystyle X_{6}}$	${\displaystyle X_{7}}$	${\displaystyle X_{8}}$	${\displaystyle X_{9}}$	${\displaystyle X_{10}}$	${\displaystyle X_{11}}$	${\displaystyle X_{12}}$	${\displaystyle X_{13}}$	${\displaystyle X_{14}}$	${\displaystyle X_{15}}$	${\displaystyle X_{16}}$	${\displaystyle X_{17}}$

Первый бит определяет уровень коррекции ошибок, следующие 5 бит — индикатор версии.

Прямоугольный Micro QR-код использует корректирующий код Рида — Соломона^[2] с двумя уровнями (M, H) с восстановлением около 15 и 30 % повреждённой площади соответственно. Все данные разбиваются на (1-4) блока кодовых слов, к каждому блоку добавляются слова коррекции ошибок, после чего блоки объединяются.

Всё кодирование выполняется по конечному полю ${\displaystyle \mathbb {F} _{256}}$ или GF(2⁸), элементы которого кодируются как 8-битные байты ${\displaystyle b_{7}b_{6}b_{5}b_{4}b_{3}b_{2}b_{1}b_{0}}$ с числовым значением ${\displaystyle \textstyle \sum _{i=0}^{7}b_{i}2^{i}}$ (байт кодирует ${\displaystyle \textstyle \sum _{i=0}^{7}b_{i}\alpha ^{i}}$, где ${\displaystyle \alpha \in \mathbb {F} _{256}}$ — примитивный элемент, удовлетворяющий ${\displaystyle \alpha ^{8}+\alpha ^{4}+\alpha ^{3}+\alpha ^{2}+1=0}$). Примитивный многочлен: ${\displaystyle x^{8}+x^{4}+x^{3}+x^{2}+1}$, номер 285.

Размещение данных осуществляется, как и в QR-коде, в двухмодульных столбцах^[2], начиная с правого нижнего угла вверх и вниз, переходя справа налево.

Перед размещением данные подвергаются маскированию^[2] единственным типом маски (в отличие от 8 в традиционном QR-коде):
${\displaystyle ((i/2)+(j/3)){\bmod {9}}=0}$, где
i — номер строки;
j — номер столбца.

Битовая последовательность помещается поочерёдно в двухмодульные столбцы (начиная со старшего бита), чередуясь вверх и вниз справа налево, избегая функциональных областей и меняя направление у края. Каждая следующая комбинация занимает первую доступную позицию.

Если ёмкость символа не делится нацело на 8 бит, то оставшиеся (1-7) разрядов заполняются нулями.

В максимальной версии R17x139 rMQR Code может содержать до 361 цифры, 219 буквенно-цифровых символов, 150 байт или 92 иероглифа кандзи^[11]. Также поддерживается кодирование Unicode с использованием Extended Channel Interpretation и кодирование данных GS1^[9].

Доступно 8 режимов кодирования^[2]: 4 основных (данные), 3 служебных (в том числе ECI), завершает последовательность специальный режим Terminator.

Чаще всего в rMQR Code применяется смешанный режим кодирования^[2], позволяющий оптимизировать компактность.

Для каждого режима в зависимости от версии^[2] выбирается количество бит для счётчика символов.

В числовом режиме^[2] штрихкод кодирует только цифры 0-9: каждые 3 цифры преобразуются в 10 бит, последние 2 — в 7 бит, последняя 1 — в 4. Префикс — индикатор режима 001, затем счётчик, затем битовая последовательность.

В данном режиме^[2] каждую пару символов кодируют в 11 бит по формуле:
${\displaystyle V=45*C_{1}+C_{2}}$

Один символ кодируется в 6 бит. Префикс — индикатор 010.

В этом режиме^[2] добавляется индикатор 011, счётчик байтов (в зависимости от версии) и байтовая последовательность (8 бит на байт).

Для иероглифов из набора JIS X 0208^[2] кодируются последовательности длиной 13 бит по следующему алгоритму:

• Для Shift JIS-значений 0x8140-0x9FFC:

1. вычесть 0x8140;
2. старший байт умножить на 0xC0;
3. результат сложить с младшим байтом;
4. перевести в 13-битный двоичный код.

• Для Shift JIS-значений 0xE040-0xEBBF — отняв 0xC140 и аналогично.

Индикатор — 100, затем счётчик.

Для Unicode используется расширенная трактовка каналов^[2] (ECI). Сначала кодируется ECI-дизигнатор, затем байтовый массив данных. По умолчанию задан ECI-дизигнатор \000003(ISO/IEC 8859-1).

Индикатор — 111, затем номер кодировки в 8/16/24 бит (см. таблицу):

Для передачи данных GS1 используется режим «FNC1 в первой позиции»^[2] — индикатор 101. FNC1 в rMQR Code не может быть разделён, как в Code 128, вместо этого применяют символ «%» в буквенно-цифровом режиме или GS (0x1D) в байтовом. Для кодирования «%» в букво-цифровом режиме символ удваивается (%%), а после декодирования передаётся как один символ «%»^[9].

Режим FNC1 во второй позиции^[2] сейчас используется только для обратной совместимости. Исторически применялся для передачи идентификатора режима в Code 128, если FNC1 встречался во втором слове. См. ISO/IEC 15417^[12], приложение B.

rMQR Code кодирует FNC1 во второй позиции как индикатор 111, далее 8-битный идентификатор приложения и данные.