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改变世界的条形码

条形码以及二维码的过去与将来

说明
本文是最早以 TechKoala 的名字所写的文章,发布于电脑爱好者 2013 年第 06 期。说来当时以邮汇方式发的稿费至今没有收到,2333

面对我们随时可以看见的条形码,说出来你也许会不信,如果没有这个家伙,整个世界的经济都无法正常运行。这些黑白条码不但能让机场不弄丢你的行李,能对快件的包裹进行跟踪,而且还能在网上对各种信件进行查询。它们既可以用在食品包装上,也可以用在图书的扉页。这个时候看看手上的《电脑爱好者》杂志,你发现了吗?

条形码的由来

三十多年前的一天,一位名叫道森的购物者走进马什超市,购买了一包箭牌口香糖,扫扫条形码然后付钱。这在今天稀疏平常的事,当时却是标志性事件 — 由此,条形码迎来了它的里程碑,从此走到你我的眼前。

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伍德蓝德

说到条形码,就不得不说它的发明者 —— 伍德蓝德。他出生于新泽西州,从小便对技术发明具有浓厚的兴趣,具备非凡的动手能力。他生长在二战前后,战争期间,他不得不中断学业,参与研发原子弹的曼哈顿工程,这个看似八竿子打不着边的事,却使他对发明愈发迷恋。二战之后,美国经济快速发展,规模宏大的超市面临着一个巨大的问题,他们无法精确掌握库存情况,唯一的办法是手工清理,但耗时又费力。于是他们向德雷赛尔大学求助,恰巧伍德蓝德得知,于是,伍德蓝德开始与自己的朋友苏沃一起研究这个解决方案。蓝德本来是出于商业目的,但随着研究的深入,这项工作彻底改变了他的人生。类似历史上的诸多发明,开始时,蓝德遇到了许多次失败,但他没有放弃。他毅然辍学全心投入,坚信成功不远,但总差那么一层窗户纸。后来,他去了迈阿密的住所放松,那里有优美的居住环境、安静的思考空间,他期待能有灵感迸发。

老天不负有心人。有一天,他在沙滩坐定,苦苦思索:“如何才能给每件物品分类呢?编号?对!莫尔斯电码?可是这样太复杂了,一般人也没办法分辨。” 想到此,他开始无聊地在沙滩上用手画沙子,一条一条,突然,一个神奇的图案出现在蓝德脑海 — 如果用粗细、间距不同的竖线构成图案,那就可以实现对商品编码。就这样,条码的原型在沙滩上诞生了。待到出现文章开头的一幕时,已经过去了三十多年,可喜的是,我们的主人公是一位有耐心的人。

条形码的标准与应用

与现在的条形码不同,蓝德发明的第一条条形码不是由线条构成,而是一组同心圆,通过照片扫描器读取。它形如箭靶,美国人称其为 “公牛眼”。遗憾的是,以美国当时的工艺和经济水平,他们还没有能力印制出这种编码。

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公牛眼

后来,伍德蓝德加入了 IBM 公司,并把自己的专利卖给了 IBM。然而,伟大的成果却并非属于 IBM,几经转手,机遇来到了 RCA 公司。直到条形码大展宏图时,IBM 公司里的人才知道:“哦,原来发明条形码的人就在我们公司。”

我们目前所知的第一个商用条形码出现于 1966 年,但人们很快就意识到应该为其制定出一个行业标准。

两年后的夏天,应国家食物连锁协会要求,Logicon 公司开发出了食品工业统一码(UGPIC)。随后,美国统一编码协会建立了 UPC 码系统,并且实现了该码制的标准化。UPC 码首先在杂货零售业中试用,俄亥俄州的 Marsh 超级市场安装了由 NCR(IBM 公司的前身)制造的第一台 UPC 扫描器,而第一个被收银员扫描的便是文章开头所说的标价 69 美分的十片装箭牌口香糖。

直到现在,我们都不可否认的是,正是零售业的成功应用才促进了条形码技术的发展。

目前,全球每天大约要扫描 80 亿次条形码。而普华永道公司的一项研究报告表明,条形码每年仅在超市和大众零售领域就能为客户、零售商和制造商节约 300 亿美元的成本。令人感到遗憾的是,伍德兰德的朋友,条形码联合发明人苏沃并没有亲眼看到条形码的商业化应用,他在自己 38 岁的时候(1962 年)英年早逝。而伍德蓝德则在 1992 年被当时的美国总统布什授予了国家科技奖章。

令人遗憾的是,前不久,伍德蓝也不幸地告别了人世。据《纽约时代》报道,他于美国当地时间 2012 年 12 月 9 日在自己新泽西的家中逝世,享年 91 岁。蓝德的女儿苏珊评价父亲说:“他参与了整个系统的设计,从使用者的站立方式、激光扫描仪高度到如何保护人们的眼睛不受激光刺激,他是一个绝对的完美主义者。”

条形码的未来

今天,条形码已经占据我们生活的每个角落,从超市购买的食品到手中握住的杂志,我们依靠条形码管理我们的生活,条形码技术也在不断进步。

其实,如今风生水起的二维码也属于条形码,作为后起之秀,它比它的前辈更进一步。自从它出现以来,得到了人们的广泛关注,发展十分迅速。

二维条形码最早发明于日本,它是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的,在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的 “0”、“1” 比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。它具有条形码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、处理图形旋转变化等特点。

一维条形码虽然提高了资料收集与资料处理的速度,但由于受到资料容量的限制,一维条形码仅能标识商品,而不能描述商品,因此相当依赖电脑网络和资料库。在没有资料库或不便连网的地方,一维条形码很难派上用场。此外一维条形码有一个明显的缺点,即垂直方向不携带资料,故资料密度偏低。当初这样设计有二个目的:(1)为了保证局部损坏的条形码仍可正确辨识;(2)使扫描容易完成。

要提高资料密度,又要在一个固定面积上印出所需资料,可用二种方法来解决:(1)在一维条形码的基础上向二维条形码方向扩展;(2)利用图像识别原理,采用新的几何形体和结构设计出二维条形码。前者发展出堆叠式(Stacked)二维条形码,后者则有矩阵式(Matrix)二维条形码之发展,构成现今二维条形码的两大类型:

引用

堆叠式二维条形码的编码原理是建立在一维条形码的基础上,将一维条形码的高度变窄,再依需要堆成多行,其在编码设计、检查原理、识读方式等方面都继承了一维条形码的特点,但由于行数增加,对行的辨别、解码算法及软件则与一维条形码有所不同。较具代表性的堆叠式二维条形码有 PDF417、Code16K、Supercode、Code49 等。

矩阵式二维条形码是以矩阵的形式组成,在矩阵相应元素位置上,用点的出现表示二进制的 “1”,不出现表示二进制的 “0”,点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其中点可以是方点、圆点或其他形状的点。矩阵码是建立在电脑图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制,已较不适合用 “条形码” 称之。具有代表性的矩阵式二维条形码有 Datamatrix、Maxicode、Vericode、Softstrip、Code1、Philips Dot Code 等。

二维条形码的新技术在 1980 年代晚期逐渐被重视,在 “资料储存量大”、“资讯随着产品走”、“可以传真影印”、“错误纠正能力高” 等特性下,二维条形码在 1990 年代初期已逐渐被使用。现在,几乎所有的社交软件都具备扫一扫的功能,对着抽象的图案一扫,迎来一个多彩的世界已经成为许多人的习惯。

马化腾在去年九月开幕的互联网大会的演讲中便说到:“从微信强化扫二维码的功能之后,我们希望把这个行为定义成更加普及,老百姓一看到码就去扫的概念。我们前几天还在网上看到一个新的名词,就是扫墓,看到墓碑有那个二维码,一扫描就看到这个墓碑的主人过去的生平介绍等等,这些都是非常典型的应用。”

或许,墓碑的例子有些夸张,但是,你不能否认,条形码越来越贴近我们的生活,不再只是局限于购物。也许未来,我们的一切都涵盖在那小小的方寸之间。


碰巧,时隔多年把这篇文章重新整理出来的时候,回形针正好发布了一期关于二维码的视频:

放在这里,作为补充。