國家新聞出版廣電總局廣播科學研究院 劉偉東 劉晨鳴 葉志強
1.二維碼技術概述
二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在二維平面排列的可讀性數據符號信息。編碼原理是使用與二進位相對應的幾何體來表示文字數值等信息。通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。二維碼本質上是一種信息傳播的載體。
圖1 一維條碼與二維條碼的比較
相比於一維條碼只能在單一方向上承載信息，二維碼可以在橫、縱兩個方向上承載信息，具有信息容量大、糾錯能力強、穩定性好、應用範圍廣、可加密、解碼可靠性高等特點。二維碼的識別不再依賴於專門的條碼掃描儀，手機攝像頭與二維碼掃描軟體配合就能完成信息識別，這種簡單靈活的使用方式為二維碼的快速普及創造了條件。
表1 二維碼與其他自動識別技術的對比
二維條碼
磁卡
接觸式IC卡
射頻識別
信息載體
紙或物體表面
磁條
存儲晶片
存儲器
信息量
大
較小
大
大
讀寫性
讀
讀/寫
讀/寫
讀/寫
讀取方式
光電轉換
磁電轉換
電路接口
無線通信
保密性
好
一般
好
好
智能性
無
無
有
無
抗環境汙染能力
較強
較差
一般
較強
抗幹擾能力
較強
較差
一般
一般
識讀距離
0-0.5m
接觸
接觸
0-2m（超高頻）
使用壽命
很長
短
長
長
基材價格
低
中
中
高
掃描器價格
中
低
低
高
優點
數據密度高
輸入速度快
設備種類多
設備價格適中
可非接觸識讀
輸入速度快
數據密度高
輸入速度快
可在灰塵、油垢等環境下使用
可非接觸識讀
缺點
數據不能修改
不能非接觸式
識讀
不能非接觸式
識讀
標籤、識讀設備價格貴
數據可修改
隨著二維碼技術的演進，二維碼的信息儲存和傳遞功能也越發成熟，因此二維碼的應用領域也不斷擴大。如今我們可以在產品防偽/溯源、媒體互動、廣告推送、數據連結、電子憑證、信息管理、票據管理等諸多領域發現二維碼的身影。
2.二維碼技術標準
國外對二維碼技術的研究始於20世紀80年代末，其中常見的碼制有PDF417，QRCode，Code49，Code16K，CodeOne等20餘種。目前得到廣泛應用的二維碼國際標準有日本QR碼、美國PDF417碼和DM碼。
2.1 QR碼
Quickly Respond（簡稱QR碼）碼即快速響應矩陣碼，它是由日本Denso公司於1994年研製的一種矩陣式二維條碼。QR碼現已成為日本國家標準、AIM（國際自動識別設備製造商協會）以及ISO（國際標準化組織）、IEC（國際電工委員會）標準。我國已於2001年頒布了相應的國家標準GB/T 18284-2000《快速響應矩陣碼》。
QR碼由正方形模塊組成的一個正方形陣列構成，它由編碼區域（包括：格式信息、版本信息、數據和糾錯碼字）和包括尋像圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形在內的功能圖形組成，四周為空白區。 QR碼有三個尋像圖形，位於符號的左上角、左下角及右上角，分割符是為了隔開功能信息和尋像圖形，校正圖形均勻分布在符號內，在符號周圍分布了4個模塊寬度的靜區。QR碼的格式信息分為15位，其中有糾錯等級，掩模類型信息及其糾錯數據（採用BCH糾錯），格式信息在符號中出現兩次以提供冗餘，格式信息的最低位模塊編號為0，最高位編號為14，格式信息的位置均靠近尋像圖形，便於快速準確的被找到。
圖2 QR碼圖形結構
2.2 PDF417碼
PortableData File(簡稱PDF417碼)條碼，直譯為「便攜數據文件」是美國Symbol公司於1991年正式推出的一種多層、可變長度的堆迭式二維條碼。組成條碼的每一個條碼字符由4個條和4個空共17個模塊構成，故稱為PDF417條碼。PDF417條碼目前在業界十分流行，現已出臺ANSI（美國標協）、AIM（國際自動識別設備製造商協會）、ISO（國際標準化組織）、IEC（國際電工委員會）、CEN（歐洲標準化委員會）等組織的標準。我國也於1998年正式頒布實施了PDF417條碼的國家標準GB/T 17172-1997《四一七條碼》。
PDF417條碼可通過線性掃描設備、光柵式掃描設備或二維成像式掃描設備等進行掃描識讀，是一種層疊式的二維條碼。條碼中行指示符指示條碼的行號、行數、數據區中數據符號的列數、糾錯等級，行指示符相當於功能信息。PDF的符號特徵由n,k,m三方面組成。PDF417條碼是一個連續型多行結構，每行由起始符、左行指示符、數據符、右行指示符、終止符和左、右空白區組成。除了起始碼和結束碼外，左標區、資料區和右標區的組成字元皆可稱為字碼(Codeword)，每一個字碼由17個模組(Modules)所構成，每一個字碼又可分成4線條(或黑線)及4空白(或白線)。每個417碼因表示信息的大小不同，其行數及每行的資料模組數與字碼數都可以從1至30不等。糾錯等級為0—8共9級（0級最低、8級為最高糾錯等級）可供選擇。它的碼字集分為0、3、6三個簇（cluster），每個簇含0—928計929個碼字，三個簇總計為929×3=2787個碼字。
圖3 PDF417碼圖形結構
2.3DM碼
Data Matrix（簡稱DM碼）碼即數據矩陣碼，由美國國際資料公司(International Data Matrix, 簡稱ID Matrix)於1989年發明。Data Matrix分為ECC000-140與ECC200兩種類型，ECC000-140具有多種不同等級的錯誤糾正功能，而ECC200則透過Reed-Solomon演算法產生多項式計算出錯誤糾正碼，其尺寸可以依需求印成不同大小，但採用的錯誤糾正碼應與尺寸配合，由於其演算法較為容易，且尺寸彈性大，故ECC200應用較為普遍。
DM碼是一種矩陣式二維條碼。其定位圖形是資料區域的一個周界，為一個模組寬度，如圖所示。其中兩條鄰邊為暗實線，主要用於限定物理尺寸、定位和判定符號失真。另兩條鄰邊由交替的深色和淺色模組組成，主要用於限定符號的單元結構，但也能幫助確定物理尺寸及失真。每個DM碼符號由規則排列的方形模組構成的資料區組成，資料區的四周由定位圖形(FinderPattern)所包圍，定位圖形的四周則由空白區包圍，資料區再以排位圖形(AlignmentPatterns)加以分隔。
圖4 DM碼圖形結構
表2 三種不同碼制的對比
碼制
QR Code
Data Matrix
PDF 417
研製公司
Denso Corp.(日本)
I.D.Matrix Inc.(美國)
Symbol Technolgies Inc (美國)
研製分類
矩陣式
行排式
識讀速度
30個/每秒
2~3個/秒
3個/秒
識讀方向
全方位（360°）
+/-10°
識讀方法
深色/淺色模塊判別
條空寬度尺寸判別
漢字表示
13bit
16bit
16bit
圖片
3．廣電媒體二維碼應用
當今網際網路、移動網際網路等新興媒體發展迅猛，傳統電視媒體面臨著前所未有的壓力，只有加快媒體融合的步伐，充分利用新媒體的優勢彌補自身發展中的短板，才能穩固自己的地位。隨著網絡寬帶化的加速和移動智能終端的普及，二維碼的掃描識讀變得越來越便捷，已經逐漸被各大電視臺應用於電視媒體領域。二維碼作為信息傳遞的通道，成功打破了線上與線下的隔閡，成為傳統電視媒體與網際網路、移動網際網路融合的橋梁。
3.1加強用戶參與，雙屏互動新模式
傳統電視媒體中延時、淺層次、低效率、低頻度的「互動」已然無法適應新媒體時代的需要，藉助二維碼連接移動網際網路，可以為電視臺與受眾之間搭建深度互動的橋梁，開啟電視媒體全新的「互動」時代。
2013年1月1日，央視綜藝頻道播出全新益智遊戲綜藝節目《開門大吉》，第一期首播就受到全國觀眾的熱捧：據CSM全國測量儀顯示，《開門大吉》元旦首播收視率為1．92％，收視份額為4．80％。《開門大吉》如名字般取得開門紅的原因就在於採用了最新的交互形態與觀眾進行實時互動——二維碼。節目播出時，觀眾使用智慧型手機和平板電腦設備對屏幕上的二維碼進行掃描，就可以進入專門的互動頁面，與電視節目裡的選手實時同步答題。觀眾只要在節目揭曉答案之前在行動裝置上點選出正確答案，即可獲得相應積分，最終根據積分排序，通過搖號獲得相應獎品。據當天數據顯示，節目播出期間在線參與人數達16萬，《開門大吉》主網頁訪問量超過180萬人次。二維碼的出現讓電視與觀眾更親密更便捷地實時互動，其新穎性和可玩性不僅吸引電視機前的觀眾同步參與的節目遊戲中，更吸引了眾多習慣使用電腦和手機觀看節目的觀眾重新回到電視屏幕前，並在遊戲中實現電視、手機屏幕的雙屏互動，在顯著提高用戶收視體驗的同時，增加了用戶粘性，延長了節目內容的生命周期，並通過各平臺的交互挖掘更多的價值。
3.2擴展節目內容，呈現多元化信息
電視媒體的內容往往在廣度、深度、時效性等方面存在缺陷，電視節目固定的播出時長中能夠承載的信息量非常有限，而通過二維碼這個通道，觀眾可以在任何時間獲取海量信息。二維碼的引入幫助電視節目掙脫了「時空」的枷鎖，打開了內容延伸的窗口。
2012年，央視在對歐洲杯賽事的報導中啟用了二維碼，球迷們通過二維碼提供的網頁連結，輕鬆獲取更加全面、立體、多元的賽事信息以及球員介紹、舉辦城市風貌等與賽事相關的周邊資訊，讓球迷通過二維碼看遍歐洲杯的每個角落。中央電視臺對倫敦奧運會的轉播中對二維碼這種新技術手段運用則更加成熟，通過在電視屏幕中引人二維碼，藉助網絡、移動客戶端實現信息的再次傳播，一定程度上解決了奧運會比賽項目播出的時差問題，同時也有效彌補了自身時效性差的短板。二維碼在拓展節目內容信息，開闢多元化內容傳播上的嘗試，無疑為電視媒體在新媒體實時傳播的迅猛衝擊下繼續保持傳播的優勢地位提供了契機。
3.3拓展廣告價值，構建全新營銷模式
傳統電視廣告收費模式單一、廣告播出時長有限、廣告效果統計不精準、無法提供快捷的購買渠道等問題日益突顯，而二維碼在電視廣告中的應用為解決這些問題提供了新思路。下一代的電視廣告「即拍即付」的願景，正在慢慢成為現實。
在廣告中置入二維碼無疑給觀眾帶來了全新的體驗，不僅提高了廣告的滲透率，更延長了廣告的生命周期，並且更容易得到受眾的反饋信息。電視廣告最大的限制是時間，二維碼信息是電視廣告在時間軸上的延伸，可以有效提高電視廣告傳播的信息量。此外，二維碼廣告還拓展了電視屏幕的空間價值，特別是在電視購物中的應用。比如在紀錄片《舌尖上的中國》播出美食時會有很多觀眾產生消費的衝動，在電視屏幕上加入相對應產品的二維碼後，觀眾通過掃描二維碼即可下單支付，獲得實際的線下購物體驗。此外通過二維碼，廣告主還可以較為準確的評估廣告效果，可以跟蹤分析每一個訪問者的訪問記錄，從而在精準分析的基礎上，選擇最優的媒體投放平臺及投放時間。二維碼廣告的互動性為廣告主和用戶之間搭建了交流的平臺，不僅讓廣告主更精準地解客戶的需求，也增強了消費者的主動性和消費的積極性。藉助二維碼，未來電視廣告O2O（online to offline）的營銷模式將會獲得廣泛的推廣。
4．結語
二維碼打破了傳統電視媒體與網際網路、移動網際網路等平臺之間的隔閡，使得觀眾在觀看電視節目時，可以快速便捷的獲取網頁信息、音視頻內容、文字圖片、社交信息等周邊資訊，使電視媒體獲得了與新媒體連通的新渠道。隨著全媒體時代的到來、智能終端的普及、物聯網的興起，二維碼將為傳統電視媒體注入一劑強心針，讓其煥發出蓬勃生機。相信隨著相關政策的支持、技術標準的發展以及用戶習慣的改變，二維碼將在電視媒體中獲得長久的生命力，更好地發揮其作用並為電視媒體創造更多的價值。