バーコードコラム

QRコードのしくみ

2022.06.01

本節では2次元コードの代表的存在である「QRコード」についてより詳しく解説していきます。

 

QRコードの構造

セル

QRコードといえばファミコン時代のゲームを彷彿とさせる白黒のマスの集合が思い浮かぶのではないでしょうか? そのマス一つのことを「セル」と呼びます。このセルの白黒で情報が記録されています。QRコードのサイズは、セル数で表すと最小で21セル×21セル、最大で177セル×177セル。セル数でみると、QRコードは正方形なんだなと改めて納得いただけると思います。

 

ファインダパターン(切り出しシンボル)

ゲームのドット絵を思い起こさせるQRコードですが、全面ランダム模様というわけではありません。四隅ならぬ三隅には四角があり、これがQRコードのデザインに法則性がある印象を与えているのです。

この三隅の四角は「ファインダパターン(切り出しシンボル)」と呼ばれ、これがあるおかげでQRコードリーダーはQRコードの位置を認識することができます。シンボルの切り出し、原点検知、シンボルサイズ検知、傾き検知を高速に行い、360度どの方向からの読み取りも可能にするという優れものです。

 

タイミングパターン

ファインダパターン以外のセルはすべてデータを表現する用に使われるのかというとそうでもなかったりします。左上のファインダパターンと左下のファインダパターン、および左上のファインダパターンと右上のファインダパターンの間に橋を架けるような形になっている白黒交互の列が一列ありまして、これは「タイミングパターン」と呼ばれ、座標検出に使われます。

 

アライメントパターン

右下隅にはファインダパターンがないわけですが、代わりに…ではないですが右下の辺りには小さな四角があります。これは「アライメントパターン」といわれ、歪み補正に使われます。このおかげでカメラを斜めにかざしたりした時でも読み取れるのです。

 

フォーマット情報

QRコードには誤り訂正機能が組み込まれています。コードが一部破損していたり汚れていたとしても、コードが自身でデータを復元するのです。ファインダパターンの周囲のセルはこの誤り訂正のレベル(4段階)を決めるという役割をもっています。

 

QRコードの種類

QRコードはもともとのオリジナル仕様「モデル1」、拡張仕様「モデル2」、そしてサイズ小型化を目指した「マイクロQR」があります。それぞれの違いを以下に挙げます。

 

記録できる文字種と文字数

モデル1
最大で英数字707字、数字1,167字、バイナリ468バイト、漢字299文字。

モデル2
最大で英数字4,296字、数字7,089字、バイナリ2,953バイト、漢字1,817文字。

マイクロQR
最大で英数字21字、数字35字、バイナリ15バイト、漢字9文字。

 

アライメントパターン

アライメントパターンはモデル2から追加されたもので、モデル1には歪み補正機能はありません。

 

ファインダパターン

マイクロQRでは印字面積効率向上を優先したため、ファインダパターンは1個のみとなっています。

 

標準的なモデル

一般的にQRコードといった場合、現在はモデル2を指します。

 

誤り訂正

なお、QRコードには「誤り訂正」という機能があり、画像の一部に汚れがついていたり、一部が損傷していても読み取りができるようになっています。L、M、Q、Hという4段階の誤り訂正レベルがあり、QRコードの面積比で復元可能な汚れや損傷の面積が決められています。

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