مولّد رموز QR

أربعة قرارات مختبئة داخل كل رمز QR

ألصق نصًا في مولّد رموز QR فيخرج لك مربع بالأبيض والأسود. ما لا يُعرض عليك أن المرمِّز اتخذ للتو أربعة قرارات منفصلة نيابة عنك، كل واحد منها يغيّر النتيجة، وكل واحد منها كان يمكن أن يُتخذ على نحو آخر.

تعرض هذه الأداة الأربعة جميعًا، لأنها الجزء المثير للاهتمام. وحين تراها، يتوقف السلوك الذي يبدو اعتباطيًا — قفزة الرمز في الحجم عند إضافة محرف واحد، أو شعار يعمل مع رمز ولا يعمل مع الذي يليه — عن كونه اعتباطيًا.

• تقسيم الأوضاع: يعرّف المعيار أربع طرق لحزم المحارف، ونصك يُوزَّع بينها.
• الإصدار: رقم من 1 إلى 40 يثبّت الشبكة بين 21×21 و177×177 وحدة.
• مستوى تصحيح الأخطاء: L أو M أو Q أو H، ويقرّر كم يمكن أن يُتلف من الرمز ويبقى مقروءًا.
• القناع: واحد من ثمانية أنماط تُطبَّق بعملية XOR فوق البيانات لتفكيك الأشكال التي تربك الماسح.

ولا واحد من الأربعة مسألة تفضيل. لكل منها جواب صحيح بالنظر إلى البقية، وهذا بالضبط ما يجعلها جديرة بالمتابعة: فهي تتفاعل فيما بينها.

تقسيم النص مسألة أقصر مسار

ينفق الوضع الرقمي 10 بتات على كل ثلاثة أرقام. وينفق الوضع الأبجدي الرقمي 11 بتًا على كل محرفين، من مجموعة قوامها 45: الأرقام والحروف الكبيرة والمسافة وتسع علامات ترقيم. وينفق وضع البايت 8 بتات لكل بايت UTF-8. أما وضع kanji فينفق 13 بتًا على محرف يكلّف وضع البايت 24 بتًا.

ولذلك نادرًا ما يكون الترميز الأرخص وضعًا واحدًا للسلسلة كلها — لكن التبديل ليس مجانيًا أيضًا، إذ يدفع كل مقطع مؤشر وضع بأربعة بتات وحقلًا لعدّ المحارف. وما إذا كان يستحق فصل سلسلة من الأرقام يعتمد على طولها. وهذا يجعل التقسيم مسألة أقصر مسار، وهذا المرمِّز يحلّها حلًا مضبوطًا لا بقاعدة تخمينية.

HELLO12345678901234567890

as one alphanumeric segment
  4 + 9 + (11 x 12) + 6 = 151 bits

split at the digits
  4 + 9  + (11 x 2) + 6 =  41 bits
  4 + 10 + (10 x 6) + 7 =  81 bits
  total                 = 122 bits

تسعة وعشرون بتًا، وهي في الإصدار 1 الفرق بين أن يتّسع وألا يتّسع. ويعرض جدول المقاطع في الصفحة التقسيم الذي اختاره المرمِّز فعلًا وكم كلّف كل مقطع، فترى أي المحارف باهظ الثمن.

الإصدار والتقسيم يطارد كل منهما الآخر

وهنا التعقيد الذي يجعل المرمِّز الساذج مخطئًا. فحقل عدّ المحارف ليس ثابت العرض. هو 8 بتات لوضع البايت في الإصدارات من 1 إلى 9، و16 بتًا من الإصدار 10 فصاعدًا؛ والوضع الرقمي يمرّ بـ10 ثم 12 ثم 14 عبر الحدود نفسها.

ومعنى ذلك أن كلفة التقسيم تعتمد على الإصدار، والإصدار يعتمد على كلفة التقسيم. والمخرج أن نلاحظ وجود ثلاث مجموعات للإصدارات فقط، فيُحسب التقسيم مرة لكل مجموعة ويفوز أصغر إصدار يتّسع في أي منها.

• الإصدارات 1–9: الرقمي 10 بتات، والأبجدي الرقمي 9، والبايت 8، وkanji 8.
• الإصدارات 10–26: الرقمي 12، والأبجدي الرقمي 11، والبايت 16، وkanji 10.
• الإصدارات 27–40: الرقمي 14، والأبجدي الرقمي 13، والبايت 16، وkanji 12.

القناع يُختار بأربع قواعد جزاء

البيانات في رمز QR قريبة من العشوائية، والأسود والأبيض العشوائيان ينتجان أشكالًا قد يخلط الماسح بينها وبين الأنماط البنيوية التي يبحث عنها. والعلاج أن تُطبَّق عملية XOR على منطقة البيانات بنمط منتظم مختار لتفكيك تلك الأشكال. وهي ثمانية، والمرمِّز يجرّبها كلها.

ويُقيَّم كل رمز مقنَّع بأربع قواعد من المعيار، ويفوز المجموع الأدنى. ويعرض الجدول في الصفحة الدرجات الثماني كلها مفصّلة بحسب القاعدة، والنقر على صف يفرض ذلك القناع لترى الأثر.

• التتابعات: ثلاث نقاط لكل خمس وحدات متجاورة بلون واحد في صف أو عمود، ونقطة لكل وحدة بعدها.
• الكتل: ثلاث نقاط لكل مساحة 2×2 بلون واحد.
• شبيه التموضع: أربعون نقطة للتتابع 1:1:3:1:1 داكن-فاتح-داكن-فاتح-داكن بجوار أربع وحدات فاتحة — النمط الذي يشبه مربعات الأركان.
• التوازن: عشر نقاط لكل 5% كاملة تبتعد بها نسبة الوحدات الداكنة عن النصف.

وتختلف التطبيقات اختلافًا طفيفًا هنا — في ما إذا كان النمط 1:1:3:1:1 يُحتسب عند مقاييس أكبر، وفي ما إذا كانت معلومات التنسيق تدخل في الدرجة. ويتبع هذا المرمِّز القراءة التي يستعملها ZXing، وهي ما يعمل على أغلب كاميرات الهواتف، وهو مثبَّت مقابل تطبيقين مستقلين. ولا ينتج عن هذا الخلاف رمز غير صالح قط؛ إنما يحدّد أي الأقنعة المقروءة تمامًا يُنتقى.

ما يكلّفه شعار في المنتصف فعليًا

يردّد الجميع القاعدة نفسها: المستوى H يستعيد 30%، إذن يمكنك تغطية 30% من الرمز. وهذا شكل خاطئ من الجواب، واتّباعه سيسلّمك في النهاية رمزًا لا يُمسح.

تصحيح الأخطاء في رمز QR ليس بركة واحدة. تُقسَّم البيانات إلى كتل Reed-Solomon، لكل منها كلمات تصحيح خاصة، وتتشابك الكتل عبر الشبكة كلها ليصيب الخدشُ عدةَ كتل قليلًا بدل أن يصيب واحدة كثيرًا. وكل كتلة تحتمل فقدان نحو نصف كلمات تصحيحها وتُبنى من جديد. والشعار في المنتصف مربع مصمت، وهو تمامًا الشكل الذي صُمم التشابك لتوزيعه — لكنه لا يتوزّع بالتساوي أبدًا.

فالسؤال ليس ما نسبة الرمز المغطاة. السؤال كم فقدت الكتلة الأشد تضررًا. وهذه الصفحة تعرف إلى أي كلمة رمز تنتمي كل وحدة ومن أي كتلة جاءت كل كلمة رمز، فتستطيع الإجابة مباشرة: ارفع شعارًا وستبلغك بالضرر لكل كتلة وبالمتّسع المتبقي لأسوئها.

• تغطية نمط تموضع أو نمط توقيت أو معلومات التنسيق ليست مسألة ميزانية — فهي لا تحمل تصحيح أخطاء، والماسح الذي لا يعثر عليها لا يصل أصلًا إلى مرحلة التصحيح.
• رقم نصف كلمات التصحيح حدّ أعلى. فالطباعة والوهج والأسطح المنحنية والتآكل تنفق من الميزانية نفسها، والرمز الذي يقف عند الحد بالضبط على الشاشة ليس عند الحد على كوب.
• ورفع المستوى إلى H لاستيعاب شعار أكبر يكبّر الرمز، فتصغر كل وحدة عند الطباعة بالحجم نفسه — وقد يكون ذلك خسارة لا مكسبًا.

تنسيقات الحمولة، وأين تعضّ

رمز QR لشبكة Wi-Fi أو بطاقة اتصال ليس إلا نصًا في شكل تعرفه الماسحات. والأشكال بسيطة؛ أما قواعد الهروب فهي حيث تنكسر الرموز الحقيقية، وهي أعطال صامتة — يُمسح الرمز مسحًا سليمًا ويعطي الجواب الخطأ.

WIFI:T:WPA;S:Cafe\; Bar;P:p\:ssw\,rd;;

BEGIN:VCARD
VERSION:3.0
N:Lovelace;Ada;;;
FN:Ada Lovelace
ORG:Analytical Engines\, Ltd
END:VCARD

في تنسيق Wi-Fi تُنهي الفاصلة المنقوطة حقلًا، فكلمة مرور تحوي واحدة تقتطع بيانات الاعتماد ما لم تُهرَّب — وكذلك الفاصلة والنقطتان وعلامة الاقتباس والشرطة المائلة العكسية. واسم شبكة مكوّن من أرقام ست عشرية فقط يجب أن يُحاط بعلامتي اقتباس، وإلا قُرئ كقيمة ست عشرية لا كنص. وفي vCard الفواصل هي الفاصلة المنقوطة والفاصلة، والسطر الذي يتجاوز 75 ثمانية يجب أن يُطوى إلى سطر متابعة يبدأ بمسافة، ونهاية السطر هي CRLF.

وتطبّق البُناة هنا ذلك كله وتخبرك بما فعلته، بدل أن تعيد كتابة مدخلاتك بصمت. فإذا ظهرت ملاحظة تحت الحقول فقد احتاج شيء في نصك إلى معالجة — وهو ما يستحق عادة أن تعرفه قبل طباعة ألف ملصق.