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まめ知識[2次元コードの基礎知識]Knowledge

2次元コード開発の背景

JAN(EAN)やITFなど通常のバーコードは、シンボルキャラクタを水平(横)方向にのみに並べて情報化しているので1次元コードとも呼ばれます。
これに対して、シンボルキャラクタまたはそれに相当する情報単位を、垂直・水平(縦・横)両方向に配置したシンボルが2次元コードです。

POS(Point of Sales)システム(販売時点情報管理システム)を中心にバーコードが普及し、その利便性が世界的に認識されるとともに、「より多くの情報をもっと小さなスペースに印字したい」「漢字やカナなどの文字種も表現したい」というニーズが高まってきました。

と言うのも1次元コードで表現できる情報は、英数字で20字程度が限度とされていたうえ、フルアスキー(128種類の英数字、記号)までの情報表現しかできなかったからです。

これらのニーズに対応して登場したのが2次元コードで、1次元コードに比べ約15年後の1980年代から開発されました。 そして近年、携帯電話やノートパソコンなどの携帯端末で扱えるようになり、急速に身近な存在になってきました。

2次元コードの特徴

2次元コードには、1次元コードを積み重ねたようなスタック型と、碁盤の上に石を並べたようなマトリックス型があります。

スタック型は一般的に長方形で、左右のクワイエットゾーンとスタートキャラクタ、符号化領域、ストップキャラクタで構成されます。
一方、マトリックス型は一般的に正方形で、シンボルを容易に見出すための位置検出パターン、ひずみを検出する位置合わせパターン、符号化領域で構成されます。

2次元コードには様々な特徴がありますが、主要なものは次の通りです。

  • 【大容量情報を表現できる】
    英数字なら約2000字、数字なら約3000桁までエンコードすることができます。
  • 【情報化密度が非常に高い】
    バーコードに比べ10倍~100倍もあるので、数ミリ四方の極小シンボルも作成できます。
  • 【英数字に加え漢字が表現できる】
    フルアスキーはもとより漢字、カナ、図形、画像、バイナリデータなどもエンコードできます。
  • 【高い信頼性と読取率がある】
    誤り訂正機能によって、印刷精度の悪いものや、シンボルの一部が汚れたり破損したものなどを正常に読み取ることができます。
  • 【読み取り方向に制限がない】
    上下左右360度のどの方向からでも読み取ることができます。


このほか、【非接触(遠隔)読取ができる】、【偽造・変造がしにくくセキュリティー性が高い】という点も特徴に挙げられます。


誤り訂正機能の必要性

ところで2次元コードは、情報量が多くなることによって新たな問題が発生しました。
それは、シンボルの基本単位であるバーやセル(マトリックス型を構成している四角い黒白の点)が1次元コードに比べ非常に小さいため、汚れや傷の影響を受けやすく、そうした障害によりシンボルが読めなかったときのリカバリー手段です。

1次元コードは、シンボルが読めなかった場合に備えて、シンボル下部に人が読み取れる目視文字(ヒューマンリーダブル)が印字されています。
万一、シンボルが読めなかった場合は、この目視文字を見てデータ入力するようになっています。

ところが2次元コードの場合、例えば300桁の情報をシンボル下部に印字することは極めて困難ですし、省スペースという2次元コードの特徴も失われます。それに、300桁もの情報を人が目で見てデータ入力するなど非現実的です。

そこで考えられたのが、障害によって読めなくなったデータや誤って読み取ったデータを、元の正しいデータに復元する「誤り訂正機能」です。
ISO(国際標準機構)の国際標準になっている2次元コードは、すべて米国のNASA(航空宇宙局)で開発されたリードソロモンという誤り訂正機能を持っています。

この誤り訂正レベルは、エンコードするときに任意に設定することができ、大きく設定すればシンボルの半分以上が障害を受けても正しく読み取ることができます。
この誤り訂正機能によってユーザーは、安心して2次元コードを使用することができるのです。


ISO国際標準の2次元コード

現在、国際標準として規格化(ISO/IEC規格)されている2次元コードは次の4種類です。

  • 【PDF-417】(スタック型/米シンボルテクノロジー社開発)
    ・主な特徴/用途:大容量/オフィスオートメーション(OA)
    ・最大情報量:数字2725桁/英数字1850字/バイナリ1108バイト
    ・利用動向:米規格協会/米自動車工業会/米電子機械工業会/米国防総省
  • 【データマトリックス】(マトリックス型/米IDマトリックス社開発)
    ・主な特徴/用途:省スペース/ファクトリーオートメーション(FA)
    ・最大情報量:数字3116桁/英数字2335字/バイナリ1556バイト
    ・利用動向:米半導体工業会/米電子機械工業会/米規格協会
  • 【マキシコード】(マトリックス型/米USP社開発)
    ・主な特徴/用途:高速読取/物流 ・最大情報量:数字138桁/英数字98字
    ・利用動向:米規格協会/米自動車工業会/米繊維産業標準化委員会
  • 【QRコード】(マトリックス型/株式会社デンソーウェーブ開発)
    ・主な特徴/用途:大容量・省スペース/全分野
    ・最大情報量:数字7089桁/英数字4296字/漢字・カナ1817字/バイナリ2953バイト
    ・利用動向:日本自動車工業会/日本自動車部品工業会/日本コンタクトレンズ協会/日本百貨店協会

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