二維碼的工作原理

嚴伯鈞

二維碼現在存在于我們生活中的方方面面，微信和QQ加好友可以掃二維碼，收付款可以用二維碼，取電影票可以用二維碼。但你知道二維碼的原理是什么嗎？為什么二維碼只有三個角有小方塊，而不是四個角都有小方塊呢？當然，現在的二維碼形態多種多樣，未必都是方形，也有圓形的二維碼，但它只要是二維的，其工作原理都是類似的。

其實不管是二維碼，還是超市里商品上的條形碼，它們的工作原理都跟你考試填的答題卡是類似的。電腦能夠理解的信號都是二進制信號，也就是電腦只認識0和1兩個信號。但是現實生活中的信息多種多樣，我們要怎樣讓電腦只通過二進制信號，就能處理那么復雜的信息呢？這里就涉及二進制信號和其他信號的轉換問題。首先要理解二進制，二進制就是“逢2進1”。譬如1+1=2，但是在二進制的情況下，2是不存在的，碰到2，就要進一位，這就好像我們平時用的數學是十進制，9加1就要進一位變成10，而二進制中，滿2就要進一位，2用二進制信號表示就是“10”。記住，這里的“10”不是“十”，而是“1”和“0”，那么3等于2+1，其實就是“10”+“1”就等于1 1。同樣地，這里的“1 1”不是“十一”，而是“1”和“1”。再進一步，4要怎么用二進制表示呢？4=3+1，那就是“1 1”+1等于“1”和“2”，對吧？但是2在二進制的情況下又是“10”，所以4就是“20”，但是2用二進制表示又是“10”，所以4用二進制表示就是“100”，它不是“一百”，而是“1”和“0”和“0”。用這樣一套方法，我們就可以把各種各樣復雜的信號轉換為二進制信號，讓電腦讀懂，并進行處理。

二維碼其實就是把0和1的信號變成了小方格。在一個二維碼當中，黑色的小方格代表1，白色的小方格代表0，手機一掃就知道一個二維碼里面的0跟1是怎么排列的了，二維碼本質上就是給你手機里的計算芯片一串0和1的信號，手機接收到信號以后就開始運算了。

二維碼里有三個小方塊是分布在三個角上的，這是幫助二維碼進行定位的，不管你的手機是橫著掃、豎著掃，還是斜著掃，它都知道二維碼應該從哪個方向開始讀。四個方塊反而不行，因為這樣的話，手機無法辨認出這個二維碼從什么位置開始才是第一行。

其實在二維碼出現之前，我們常用的是條形碼，條形碼傳遞信息的原理跟二維碼是一樣的，那為什么不直接用條形碼而要更多地使用二維碼呢？因為條形碼的信息量有限，它只有一行，但是二維碼有很多行，所以二維碼傳遞的信息量更大。手機普及以后，網絡世界的信息越來越豐富，我們的手機要處理的網絡信息也越來越復雜，能夠傳遞更大信息量的二維碼，會更加貼合我們的數據需求，于是二維碼就變得越來越主流了。