Двовимірні штрих-коди (2D)

Штриховий код – Це послідовність чорних і білих смуг, що представляє деяку інформацію у вигляді, зручному для зчитування технічними засобами.

Потреба кодувати більше інформації на меншому просторі призвела до розробки, стандартизації та зростання використання двовимірних (2D) штрих-кодів. Двовимірні штрих-коди розроблені для кодування великого обсягу інформації. Розшифровка такого коду проводиться у двох вимірах (по горизонталі та по вертикалі). Таким чином, двомірний код, що містить у собі не тільки ідентифікатор, але і якийсь набір реквізитів, що описують об'єкт, є свого роду «портативною базою даних», що дозволяє обходитися без зовнішньої бази даних, значно розширюючи сферу застосування технології штрихового кодування. В даний час найбільш поширеним є вид двомірного штрих-коду Aztec. У кожному символі можна виділити область мішені та область даних. Мета є набір концентричних квадратів і служить визначення геометричного центру символу у його декодирования. Існують два основні формати символу Aztec Code: Compact (компактний) символ з мішенню з двох квадратів і Full-Range (Повний) символ з мішенню з трьох квадратів.

Там, де традиційні одновимірні (1D) штрихові коди найбільш часто працюють як посилання на інформацію, що зберігається в базі даних, 2D коди виконують ті ж функції, займаючи в той же час набагато менше місця, або працюють безпосередньо як самостійні бази даних, цим забезпечуючи повну мобільність промаркованих виробів.На сьогоднішній день зручність і функціональність двовимірних символік відіграли значну роль у їхній стандартизації, а сфери застосування продовжують безперервно розширюватися.

Тип Stacked linear (Лінійний штрих-код) збільшує інформацію, яку здатний зберігати штрих код за рахунок розташування одновимірних штрих кодів один над іншим. Штрих коди типу Code 16K, Codablock і Code 49 — це ранні представники сімейства двомірних штрих кодів. Ці штрих-коди передбачають середню ємність інформації (до 144 символів), проте вони поступаються деяким останнім двовимірним штрих-кодам за щільністю інформації та в тому, що вони не можуть забезпечити корекцію помилок. Корекція помилок дозволяла операторам правильно зчитувати навіть мінімально пошкоджені штрих-коди.

Складені чи стекові символіки (також відомі як багаторядні символіки) були логічним продовженням лінійних кодів. Фундаментальна концепція полягала в тому, щоб узяти надмірно довгий символ такого коду, порізати його на сегменти та скласти їх один над одним. Для того, щоб сегменти могли коректно зчитуватися стандартним лінійним сканером, до них були додані спеціальні засоби ідентифікації кожного сегмента та його положення. При цьому початкове повідомлення могло бути реконструйовано достовірно незалежно від послідовності сканування сегментів.

"Code 49" і "Code 16K" були першими стековими символіками, розробленими на основі набору знаків "Code 39" і "Code 128" відповідно, а слідом за ними, з 1990 року, почав використовуватися код "PDF417".Його головною особливістю стала можливість математичного виявлення та корекції помилок, що надзвичайно збільшило ємність даних та надійність зчитування сканером, навіть якщо символ був частково пошкоджений.

«PDF417» кодує повний набір символів ASCII з максимальною ємністю близько 2000 символів на 25 кв.см. У європейській розробці – символіці "Coda -block F" – використовується стандарт на "Code128" для кодування, друку та зчитувального обладнання, щоб мати можливість створювати багаторядні символи. Потрібне спеціальне програмне забезпечення, що декодує, щоб реконструювати повідомлення, але користувачеві пропонується простий спосіб переходу від існуючого «Code 128» до 20 кодування.

Термін матричний код ( Matrix code) позначає двомірний штрих код, заснований на розташуванні чорних елементів усередині матриці. Кожен елемент чорного кольору має однаковий розмір, а позиція елемента кодує дані.

Двовимірний код містить кодовану інформацію як по горизонталі, так і по вертикалі. Через те, що обидва напрями є інформативними, втрачається можливість використання так званої вертикальної надмірності. Однак боротьба з помилками при зчитуванні штрих-коду забезпечується досить просто — більшість стандартів двовимірних кодів використовують контрольні суми, які дозволяють гарантувати достовірність інформації, що вводиться.

Матричні символіки запропонували більш високу щільність запису даних, ніж стікові коди приблизно між 3:1 і 4:1. Матричний код складається з темних і світлих осередків, які можуть бути квадратними (більшість сучасних матричних кодів), шестикутними (Maxicode) або круглими (як у точковому коді) за формою.Дані кодуються в двійковій формі (звичайно темний осередок = двійковий 1; світлий осередок = двійковому 0), а схема декодування використовує технології виявлення та корекції помилки для створення надмірності. Різні символіки відрізняються за способом конвертування даних у двійкову форму, за специфічною формою розташування потоку двійкових даних у символі, алгоритмами виявлення і корекції помилки, що використовуються, за формою осередків і, нарешті, за «шаблоном пошуку». Він фіксує положення осередків та розроблений таким чином, щоб дати можливість обробному програмному забезпеченню швидко розпізнати та зорієнтувати символ у полі зору сканера.
При існуючій технології сканування всі матричні символіки вимагають використання сканерів, що реєструють зображення за допомогою ССD-матриці. Це пов'язано з тим, що значення комірки залежить не тільки від кольору, але також і від положення її в горизонтальному і вертикальному рядах. Матричні коди масштабуються, та його теоретична інформаційна ємність в 1 біт на комірку дає їм більшу щільність даних, ніж у стекових кодів. Наприклад, символ Data Matrix з розміром осередку (X розмір) в 10 mil (0 .25 мм) може закодувати максимум 2000 знаків, займаючи близько 8 кв.см., в порівнянні з 25 кв.см. для тих же даних у символу «PDF417» з тим самим Х розміром.

Різновидом матричних кодів є група кодів, відомих як точкові коди. Вони складаються з груп круглих точок, відокремлених один від одного вільним простором. Ці коди менш ефективні з точки зору щільності, ніж матричні коди, але придатні для застосування, де використовуються перфоровані карти, або перенесення даних на носій трафаретами.

Трохи докладніше про один із найбільш успішно використовуваних двовимірних кодів – про «PDF417».
Ця двовимірна, стекова символіка була розроблена та введена у повсюдне використання у 1990 році компанією Symbol Technologies та стандартизована AIM у 1994 році. «PDF417» підтримується всіма основними виробниками принтерів та сканерів. PDF – це абревіатура від Portable Data File (портативний файл даних). Кожен знак закодований з використанням 4 штрихів та 4 прогалин, використовуючи в результаті 17 модулів, внаслідок чого з'явилася назва «PDF417». Він кодує до 1850 буквено-цифрових чи 2710 цифрових знаків. Висока ємність даних дозволяє кодувати всю необхідну інформацію про людину, продукт, документ або упаковку.
Символіку «PDF417» рекомендується використовувати у транспортній та автомобільній промисловості на транспортних етикетках та митних документах.

В автомобільній промисловості Volvo Car Corporation використовує цей код у процесі перевірки автомобільних електричних систем наприкінці складальної лінії. А компанія Thomson Consumer Electronics використовує «PDF417» на своїх заводах для маркування відвантажувальних документів і вважає його одним з економічно вигідних кодів.
В електронному обміні даними (EDI), «PDF417» може використовуватися для кодування інформації транспортної декларації в транзакціях попереднього повідомлення про відправку вантажу (ASN). Навіть якщо вантаж прибуде до транзакції електронного обміну даних, вся інформація про нього міститься у символі. PDF417 може кодувати навіть бінарні дані, тому їм можливо кодувати все, що можна оцифровувати, включаючи кольорові фотографії та відбитки пальців.
"PDF417" також використовується для ідентифікації особистості.У США деякі штати випускають права водія з закодованою на зворотному боці детальною інформацією про водія. На Заході ця символіка застосовується у охороні здоров'я для ідентифікації пацієнта та обробки претензій щодо страховок. Деякі країни, включаючи Бахрейн та Філіппіни, використовують «PDF417» на реєстраційних картках виборців. У Росії її «PDF417» використовується на спеціальних акцизних марках для алкогольної продукції, як персональні носії інформації, для автоматизації роботи книжкових видавництв та маркування дрібної продукції.

• Головна
• Доставка
• Каталог виробників
• Про компанію
• Оплата
• Встановлення та налаштування
• Контакти
• Новини
• Часті питання

Двовимірний штрих-код останнім часом дуже щільно увійшов до нашого життя. Чому? Скажіть, хто сьогодні у світі не чув такого виразу, як «QR-код»? Про QR-код чули всі сучасні люди, які хоч трохи цікавляться ситуацією у світі. QR-код – це «символ вільного переміщення людини» в коронну вірусну пандемію. По суті, QR-код — це лише різновид двовимірного штрих-коду. А взагалі, штрих-коди бувають різні.

Що таке штрих-код?

1. Лінійний одновимірний штрих-код (1D). Це найпростіший вид штрих-коду, він зустрічається найчастіше. Якщо ви візьмете в руки будь-який відвар із магазину, то ви знайдете на ньому лінійний штрих-код із якимись цифрами. В даному випадку, у штрих-коді буде зашифровано інформацію про конкретний товар. Лінійний штрих-код — це код, який читається лише в одному напрямку, наприклад, у горизонтальному, як код на товарі. Зазвичай у такому вигляді кодують до 20-30 символів.
2. Двовимірний штрих-код (2D).Це складніший різновид. Головна відмінність такого коду в тому, що інформація в ньому читається у двох напрямках одразу: горизонтальному та вертикальному. Найяскравіший приклад такого коду, як ми вже писали, — це QR-код. Використовуючи таку технологію, можна закодувати досить великий обсяг інформації приблизно до 2 Кб. Для зчитування подібних штрих-кодів потрібний спеціальний 2D-сканер. Сканер, який читає лінійний штрих-код, не підійде.
3. Тривимірний штрих-код (3D). У таких штрих-кодів ще складніша реалізація. Вони використовуються досить рідко, але досить їх можна зустріти. По суті, вони нагадують своїм виглядом двомірний штрих-код, з тією різницею, що в кодуванні інформації бере участь ще й колір елементів. Тобто сканер читатиме символи коду по горизонталі та вертикалі, звертати увагу на їх колір. За допомогою такого коду можна зашифрувати цілі веб-сторінки, аудіо, анімацію та ін. Таким чином, тривимірний штрих-код дозволяє кодувати досить складну та об'ємну інформацію. Однак слід пам'ятати, що не кожен кольоровий штрих-код буде тривимірним. Наприклад, дуже часто можна зустріти кольорові QR-коди, при цьому вони так і залишаться двовимірними, а не трьох мірними.
4. Чотиривимірний штрих-код. Такий різновид кодування з'явився порівняно недавно. Її реалізація зустрічається вкрай рідко через свою складність. Проблема в тому, що чотиривимірний штрих-код не може бути статичним, оскільки в його реалізації задіяно ще й «пересування» символів усередині коду. Тому такий вид штрих-коду можна зустріти поки що тільки на екранах гаджетів.

Лінійний та двомірний штрих-код

• кодує невелику кількість інформації;
• штрих-код займає багато місця, якщо потрібно закодувати багато інформації.

• EAN-8;
• EAN-13;
• ITF-14;
• ISBN;
• та ін.

• DataMatrix;
• PDF 417;
• QR Code;
• Aztec Code;
• та ін.

Висновок

• лінійний код на товарі допомагає контролювати складські запаси та продажі;
• QR-код допомагає швидко перемістити користувача зі статичного зображення на потрібну веб-сторінку за допомогою телефону;
• та ін.

Ми будемо дуже вдячні

якщо під матеріалом, що сподобався, Ви натиснете одну з кнопок соціальних мереж і поділитеся з друзями.

Багато років штрих-коди використовуються як ідентифікатори різних предметів і товарів, для декодування яких потрібні спеціальні пристрої – сканери штрих-коду. У статті про історію створення штрих-коду ми описали тимчасову шкалу появи машиночитаного коду. Ідея автоматичної ідентифікації по штрихкоду полягає в тому, що упаковка/етикетка товару містить унікальний номер, закодований у вигляді чорних та білих смуг, який є ключем до бази даних, де міститься докладна інформація про товар. Так, по штрих-коду дещо можна зрозуміти, наприклад, країну походження. Про це ви можете прочитати у нашій статті з таблицею штрих-кодів країн. Наприклад, знаючи, який штрих-код України, а саме перші цифри 482 – ви можете зрозуміти, що товар був виготовлений в Україні.

Але обмеження лінійних штрих-кодів у тому, що вони є ключем до бази даних та інформація про товар/предмет у різних компаніях може відрізнятися. Зв'язок із сховищем даних для отримання детальної інформації забезпечує сканер штрих-коду. Але багато користувачів потребували кодування більшого обсягу інформації.Їм потрібен штрих-код, що виконує роль «портативної бази даних», а не ключа до неї. Ідея створення портативної бази даних почала розвиватись давно.

Перший крок до змін – штрих-коди Code 39 та Code 128

Ранні штрих-коди (як більшість штрих-кодів, які використовуються досі для ідентифікації товарів) складалися лише з цифр. Першим кроком на шляху до двовимірних штрих-кодів став Code 39. Код 39 був розроблений Девідом Аллаєм і Реєм Стівенсом з компанії Intermec в 1974 році. Його відмінністю було те, що в нього можна закодувати цифри і літери, а також деякі символи.

Після цього код переглядався та удосконалювався для зменшення площі, необхідної для розміщення закодованої інформації. У 1981 році компанією Computer Identics Corporation було створено компактніший Code 128.

Перший 2D код та сканер від Intermec

1988 року Intermec Corp. створює перший 2D стіковий штрих-код Code 49. Для швидкого зчитування таких штрих-кодів в Intermec винайшли нові двовимірні сканери штрих-кодів.

Типи двовимірних символік

Сьогодні для опису нового класу символік використовуються кілька назв: двомірний – Two-dimensional code) або 2D code. Розділити їх можна на два класи – стекові та матричні.

Stacked symbology

Назви "стекова символіка" (stacked symbology) або "багаторядний код" (multi-row code) більш точно відображають сутність серії лінійних (1D) штрих-кодів, поставлених один зверху одного. Дані кодуються у вигляді кількох рядків штрихів та пробілів змінної ширини. Деякі приклади популярних двовимірних типів штрих-кодів: PDF417, MicroPDF417, Codablock і GS1 DataBar.

Matrix code

Назва матричний код (Matrix code) застосовується для позначення двомірних кодів, заснованих на розташуванні чорних точок (елементів) усередині матриці. Кожен чорний елемент має розмір та позиція елемента кодує дані.

Різниця між 1D та 2D штрих кодами

Звичайний лінійний 1D штрихкод має "вертикальну надмірність", що означає, що та сама інформація повторюється по вертикалі. Це справді одновимірний штрихкод. Висота штрихів може бути зменшена без втрати інформації. Однак, вертикальна надмірність дозволяє штрих-коду, що має дефекти друку (наприклад плями або просвіти), зберігати читання.

Двовимірний код містить інформацію як по горизонталі, так і по вертикалі. Практично будь-який друкований текст є аналогом двомірного коду. Оскільки обидва напрями містять інформацію, упускається можливість використання вертикальної надмірності. Для запобігання втраті читання та забезпечення швидкості зчитування має використовуватись інша технологія. Боротьба з помилками забезпечується досить просто – більшість двомірних кодів використовують спеціальні контрольні суми, що дозволяють гарантувати достовірність інформації, що вводиться.

Історія розвитку 2D штрих кодів

Спочатку двомірні коди розроблялися для використання там, де недостатньо місця для розміщення звичайного штрих-коду. Першим застосуванням таких символів стали фасування лікарських засобів у охороні здоров'я. Ці фасування малі за розмірами та мають мало місця для розміщення штрих-коду. Електронна промисловість також виявила інтерес до кодів високої щільності та двовимірних кодів у зв'язку із зменшенням розмірів елементів та виробів.Пізніше можливість кодування портативної бази даних зробила двомірні символіки привабливими додатків, у яких мінімізація розміру коду перестав бути основним вимогою. Наприклад, кодування імені, адреси, назви компанії, посилання на меню ресторану або адресу веб-сайту компанії.

Сьогодні розроблено понад 20 різних символік двовимірних штрих-кодів. Найпопулярніші коди PDF417, QR code, Datamatrix, Aztec.

PDF417

Стекова символіка PDF417 була введена в 1991 році фірмою Symbol Technologies (зараз вона влилася до компанії Zebra Technologies). https://en.wikipedia.org/wiki/PDF417 PDF походить від скорочення Portable Data File (Портативний Файл Даних), штрихкодовий символ складається з 17 модулів, кожен з яких містить 4 штрихи та пробіли (звідси номер 417). Структура коду підтримує кодування максимальної кількості від 1000 до 2000 символів в одному коді з інформаційною щільністю від 100 до 340 символів. Кожен код містить стартову та стопову групи штрихів, що збільшують висоту штрих-коду. Код PDF417 прочитується за допомогою спеціального лазерного або CCD-сканера. Для друку коду слід використовувати принтери з гарною роздільною здатністю (термотрансферні або термопринтери етикеток). Micro PDF417 походить від коду PDF417. Код має обмежений набір символів та фіксований рівень корекції помилок для кожного розміру символу.

Aztec Code

Aztec Code запроваджено Енді Лонгейсром (Andy Longacre) у 1995 році. Aztec Code розроблений для легкого друку та легкого розшифрування. Штрихкод є квадратною матрицею з концентричними квадратами в центрі, які служать для визначення позиції коду щодо сканера і мірною лінійкою по краю коду.Найменший штрих-код Aztec має площу 15×15 модулів, найбільший – 151×151. Мінімальний код Aztec кодує 13 цифр або 12 букв, а максимальний – 3832 цифр, або 3067 букв, або 1914 байт даних. Крім даних можна закодувати два службові символи. Символіка не потребує вільної зони навколо штрих-коду. Small Aztec Code є спеціальною портативною версією Aztec Code для кодування коротких повідомлень (до 95 символів).

Data Matrix

Код від фірми ID Matrix, що з'явився у 1987 році, є двомірним кодом, розробленим для розміщення великого обсягу інформації на обмеженій площі поверхні. Штрих-код Data Matrix може зберігати від одного до 500 символів. Код може масштабуватися від 1-mil щільності до 14-дюймової площі. Це означає, що код Data Matrix має максимальну теоретичну щільність 500 мільйонів символів на дюйм! На практиці щільність зазвичай обмежується роздільною здатністю друкувальних пристроїв (принтерів етикеток) і можливостями зчитувальних пристроїв – сканерів штрих-кодів і терміналів збору даних. Код має кілька інших цікавих характеристик. Оскільки інформація кодується абсолютною позицією елемента всередині коду, код не так чутливий до дефектів друку, як традиційний штрих-код. Схема кодування має високий рівень надмірності, дані розосереджені всередині символу штрих-коду. Це дозволяє зберігати читання коду під час його часткового пошкодження чи втрати частини коду. Кожен код має вимірювальні лінійки, які виглядають суцільною лінією по одному краю символу та рівномірно розташовані квадратні точки однакового розміру по іншому краю. Ці лінійки використовуються визначення орієнтації і щільності коду. Є два основні набори символів.Вони використовують згорнуте кодування для корекції помилок. Найбільш популярними для Datamatrix є маркування невеликих предметів, як-от електронні елементи та друковані плати електронних приладів. Ці програми використовують здатність Datamatrix розмістити приблизно 50 символів у коді розміром 3 мм і той факт, що код може бути прочитаний за 20% контрастності друку.

QR-код (Quick response code) – це матричний двомірний код для високошвидкісного читання, розроблений компанією DENSO WAVE у 1994 році. Він був зареєстрований у стандарті ITS AIMI у 1997 році. Micro QR-код був стандартизований у 2004 році. Найменший елемент (чорний або білий квадрат) QR-коду називається «модулем». QR-код складається з комбінації чорних і білих модулів, шаблонів визначення положення, тимчасових шаблонів, інформації про формат, що містить номери рівня виправлення помилок та маски, область даних та код виправлення помилок.

Положення QR-коду визначається за допомогою шаблонів визначення положення, що дозволяють високошвидкісне зчитування. Шаблони визначення положення розташовані у трьох кутах QR-кодів. (Micro QR має один такий.)

Використання 2D штрих-кодів

В даний час штрих-код PDF417 широко використовується для кодування інформації на алкогольних та тютюнових виробах. QR-код можна зчитувати телефонами та іншими пристроями з камерою. QR-коди зазвичай використовуються для обміну посиланнями на веб-сайти, особливо з меню, контактної інформації або здійснення платежів. Відсканувавши QR-код, клієнти можуть перейти прямо на цільову сторінку або зареєструватися на місці, не звертаючись до співробітника або звертаючись за підтримкою.

Сканування QR-кодів зросло на 57% у всьому світі, в 50 країнах з найвищими показниками сканування. Проникнення смартфонів сприяє сплеску сканування QR-кодів по всьому світу. За даними Statista, у 2022 році близько 89 мільйонів користувачів мобільних пристроїв у США використовували QR-коди, що на 26% більше, ніж у 2020 році.

Джерела: