Бар-код.RU - Двумерные штрих-коды: выход в другое измерение

Штрих-коды в настоящее время завоевывают даже сферу документооборота предприятий. Несмотря на техническое совершенство линейных (или одномерных) штрих-кодов (EAN8, EAN13, Code39, Code93, Code128, различные модификации кода InterLeaved и т. д.), применяемых в вышеуказанных областях, у них есть весьма существенный недостаток: количество информации, которую можно закодировать в линейном коде, крайне ограниченно. Поэтому с помощью таких символик, как правило, кодируют уникальный номер изделия, который впоследствии послужит ключом при поиске необходимой информации о товаре в базе данных предприятия.

Справедливости ради надо отметить, что в настоящее время разработаны линейные штрих-коды, позволяющие закодировать произвольное, причем достаточно большое количество данных, например Code128, однако место, которое занимает такой штрих-код на упаковке, расходуется крайне неэкономно (соотношение «занимаемое место/ количество информации» далеко от оптимального). Постановка задачи по увеличению количества информации в коде при одновременном сокращении занимаемой им площади привела специалистов в области маркировки к созданию двумерных (2D) штрих-кодов.

Идея разработок базировалась на том факте, что линейный код избыточен по высоте: в вертикальной плоскости все его линии несут абсолютно одинаковую информацию по всей высоте. Безусловно, это свойство линейных кодировок повышает «живучесть» кода: при повреждении, например, нижней половины штрих-кода верхняя половина все равно полностью сохранит всю записанную в нем информацию. Однако драгоценное пространство, которое потенциально можно было бы использовать для увеличения количества закодированных данных, при этом теряется. Крайне нерационально было бы не исправить это упущение. В отличие от линейной символики двухмерный код содержит информацию, записанную как по горизонтали, так и по вертикали, сводя на нет вертикальную «избыточность». А для сохранения информации от повреждений используют избыточное кодирование и различные методы коррекции ошибок.

Название «2D» используется для описания любой символики, данные которой закодированы не только в виде вертикальных черно-белых штрихов. 2D-штрих-коды представляют собой по существу портативные информационные файлы большой плотности и емкости и обеспечивают хранение и доступ к большим объемам информации, которая содержится непосредственно в коде, без необходимости запроса внешней базы данных.

Существует два вида 2D-кодов: «stacked liner» и «matrix» (т. е. «стековые» и «матричные»). «Stacked liners» представляют собой, по сути, множество одномерных (линейных) штрих-кодов небольшой высоты, расположенных один над другим. Наиболее известные представители этого семейства штрих-кодов — PDF417, разработанный компанией Symbol в 1991 г. и позволяющий хранить до 2000 символов, а также MicroPDF (код создан на основе PDF417 и имеет ограниченный набор размеров символов и фиксированный уровень коррекции ошибок для каждого размера символа). Последний код специально разработан для задач, в которых требуется меньший размер символов, чем допускает PDF417.

Матричные 2D-коды основаны на расположении черных элементов внутри матрицы. Каждый черный элемент имеет определенный размер, и его позиция кодирует данные. Наибольшее распространение получили матричные символики Datamatrix, Aztec, QRCode, MaxiCode и Aztex Mesa.

Символика Datamatrix, разработанная компанией CiMatrix, может кодировать как цифровую, так и буквенную информацию. Код обладает большими возможностями масштабирования, что теоретически может обеспечить плотность до 500 млн. символов на один дюйм! Использовать такие возможности очень заманчиво, но, к сожалению, пока не существует устройств, способных распечатать и считать код такой плотности. Код не очень чувствителен к дефектам печати, так как данные кодируются абсолютной позицией элемента в коде, т. е. его расположением относительно границ кода. Считывающее устройство получает информацию об ориентации кода и его плотности по специальным измерительным линейкам и специально распределенным по краям кода точкам. Наибольшее распространение данный код получил в маркировке электронных изделий (процессоры, платы и т. п.), так как он позволяет сохранить до 50 символов на 3 мм2 поверхности.

Код Aztec, разработанный компанией Hand Held Products, также позволяет кодировать буквенно-цифровую информацию, обеспечивая высокую плотность данных, не требуя при этом свободного пространства вокруг кода.

Код имеет следующую структуру:

• центральный указатель «мишень»;
• элементы ориентации по углам указателя;
• решетка привязки, пронизывающая область данных.

Такой штрих-код представляет собой квадратную матрицу с концентрическими квадратами в центре, которые служат для определения позиции кода относительно сканера, и мерной линейкой, расположенной по краю кода. Наименьший из штрих-кодов Aztec имеет площадь 15x15 модулей, наибольший — 151x151. Код Aztec минимального размера кодирует 13 цифр или 12 букв, а максимальный — 3832 цифры или 3067 букв, или 1914 байт данных. Существуют 32 градации размера кода с возможностью пользовательской установки защиты от ошибок по методу Рида—Соломона: от 5 до 95% от области кода. Рекомендуемый уровень — 23% емкости кода плюс три кодовых слова.

Интересна также модификация кода Aztec, получившая название Azteс Mesa. Ее появление предопределила необходимость разделения доступа к данным для пользователей с разным уровнем допуска. Идея нашла воплощение в совмещении линейной и двумерной кодировок в одном коде (какую кодировку для линейной части выбрать, решает сам пользователь: Code128, Code39, Code93, Interleaved 2/5 и UPC-A/EAN-13). Линейная часть, расположенная над или под двумерной частью и выполняющая, кроме того, функции мишени и элемента ориентации, считывается простым линейным сканером штрих-кода, а информация, закодированная в двумерной части, — специальным двумерным сканером. При этом, как и в случае применения кода Aztec, пользователь может самостоятельно устанавливать уровень коррекции ошибок (рекомендуемый уровень — 23% емкости Mesa плюс три кодовых слова).

Оборудование для считывания двумерных штрих-кодов

В настоящее время на рынке настолько большое количество моделей сканеров штрих-кода, разработанных для сканирования и декодирования двумерных символик, что пользователю порой бывает достаточно сложно самому быстро разобраться в недостатках и преимуществах различных технологий сканирования.

Лазерная технология

Лазерные сканеры штрих-кода достаточно давно отлично зарекомендовали себя в качестве надежных устройств для считывания линейных кодировок: обладают высокой скоростью, большой дальностью, а также шириной сканирования. Лазерный луч отлично использует вертикальную избыточность одномерных штрих-кодов. И компании-производители попытались адаптировать технологию для сканирования 2D-кодов. Попытка оказалась не очень удачной: в силу особенностей технологии лазерный луч просто не в состоянии захватить матричный 2D-код целиком, поэтому область применения разработанных моделей ограничилась лишь стековыми кодировками. Но и тут не все так гладко. Дело в том, что для успешного прочтения кода необходимо медленно и максимально равномерно провести лучом вдоль всего кода по вертикали. Это требует от оператора определенного навыка. И, конечно, в этом случае оператор обязан сориентировать штрих-код относительно луча. Из моделей, разработанных на базе этой технологии, можно назвать, например, MS9524 PDF и MS9544 PDF от компании Metrologic

Технология Linear Imager

Технология Linear Imager, как и лазерная, отлично справляется с чтением линейных штрих-кодов, но не совсем подходит для сканирования двумерных символик. Причины этого те же, что и обусловливает их применение только для чтения стековых 2D-кодов: PDF417 и др. Однако технология Linear Imager выгодно отличается от лазерной тем, что сканеры на ее базе имеют более низкую стоимость. Поэтому, если коды, которые предполагается сканировать, имеют хорошее качество и скорость сканирования не является критичной, модели, использующие данную технологию, будут неплохим выбором. Наиболее популярны модели AS8250 и AS8312 фирмы Argox, Cipher 1301 и QS6500Plus от компании PSC.

Технология Area Image

Наиболее современная из всех технологий для чтения двумерных штрих-кодов. Сканер представляет собой «фотокамеру», с помощью которой «фотографируется» изображение кода целиком (т. е. код рассматривается как картинка). Сканер, получив изображение кода, проводит его декодирование. При этом пространственная ориентация штрих-кода относительно считывающего устройства не имеет ровно никакого значения — сканер успешно распознает код, повернутый на любой угол (всенаправленное сканирование). Такие сканеры универсальны и с успехом могут применяться для считывания как линейных, так и 2D-кодов.

Производители постоянно совершенствуют эту технологию, благодаря чему потребители в свою очередь могут получать устройства с все большей производительностью при снижающейся стоимости. Наиболее популярные представители этого семейства сканеров — MS1690 от Metrologic, IT4410, IT4600 и IT4800 от HHP, DS6700 компании Symbol и Zebex Z-3072.