數位科技系列：再認識QR Code的原理與應用
本篇轉載自個人於【泛科學網站】刊載文：給 QR Code 來點「給我漂漂拳」：QR Code的原理是什麼？它有辦法更漂亮嗎？
QR Code過時了嗎? 其實好像還沒有，反而有更明顯的存在感。這感覺可能部分是來自個人最近的經驗，其實QR Code的使用還是相當普及與頻繁的。
最近為民進黨客家部的「客家鄉味便當 」宣傳活動製作一款AR擴增實境App後，客家部也要求攝製一部在發布記者會上播映與宣傳的短片（短片連結：https://youtu.be/ht8DHVEKNSQ 。而下載Android與iOS兩版App的QR Code連結，不僅在宣傳示範影片片尾上呈現，就連宣傳品與包裝盒上也都有。
參加學校的會議時，拿著手機開啟讀碼軟體，掃描QR Code後登入出席報到頁面時，轉搭火車時，也能在桃園車站看到大幅的QR Code看板，密密麻麻地等著要把某人的手機連線某個鐵路局服務網站去。似乎冥冥中被召喚著要再認識QR Code這玩意了。
先談QR Code的視覺意象
QR Code也被叫做「二維碼」，所以從這名稱來看，還有什麼視覺意象可以談的呢？
確實，QR Code是種一直被我個人嫌棄的圖標，它呈現滿滿的人機對話的數位冷冽感，它的差異性是相當細微的，只有機器能辨識，而在眼裏看到的，卻是相仿的類似圖案。所以即使知道它也能在文化歷史古蹟、博物館展區、美術館展覽提供通往深度/擴增數位資訊的鏈結，但就是覺得它的存在是種美感的破壞，特別是在古蹟、博物館、美術館等場域。
QR Code該是沒有任何美學可言的吧？！
抱著這樣的疑問去查找相關論文，乖乖，還真找到不少文章。有些學者提出所謂的「Aesthetic QR Code（美學式QR碼）」（如下圖），只是說使用「Aesthetic QR Code」的英文原名或中文譯名，其實是找不到圖例的。要用「Visual QR Code」或者是「視覺碼」就可以找到與圖片合併的QR Code。有家製作「Visual QR Code」的新創公司～ Visualead非常成功，甚至讓大陸的阿里巴巴花了150億美金把這家公司買下。
話說前面提到的論文說些什麼呢？
其實，這些論文所提出的「Aesthetic QR Code Solution（美學式QR碼解決方案）」主要是在不超過QR Code的「容錯能力」情況下，以「雙重圖像（Binary Image）」或是「插入圖像（Input Image）」方式製作所謂的Aesthetic/Visual QR Code。在技術術語來說，就是「Embedding a picture」； 而從整體圖像上來說，QR Code 的基本形式還在，但加入了視覺化圖像的內容。
那「容錯能力」是什麼呢？這就必須從QR Code的結構說起了。
下面是在維基百科上使用的圖，用來說明QR Code的圖碼基本構成。讓我們把重點放在灰色區塊的「資料與糾錯碼訊息」上，其中的「糾錯碼（Error Correction Codeword）」就是與「資料碼（Data Codeword）」共同組成資訊區，用於執行修正錯誤功能的字碼。這「糾錯」一詞很「大陸用語」的，雖然個人是在很喜歡的演員～葛優所主演的「大腕」這部電影的逗趣劇情中學到「糾錯」這個詞的，但下面還是改用「容錯」去代表原文Error Correction字意的「修正錯誤」。
QR Code在辨識上有設定所謂的「容錯功能」，以使在部分字碼破損或無法辨識時，仍可恢復數據去辨識QR Code所儲存的內容。在執行「容錯功能」的優劣上，就會產生7%~30%的糾錯能力（英文為：Error Correction Capacity，有部分資料則翻譯為容錯能力）高低差異，且分為四種級別，分別代表不同高低的容錯能力（想進一步了解請點此）：
- 等級「L」：7%的字碼可被修正
- 等級「M」：15%的字碼可被修正
- 等級「Q」：25%的字碼可被修正
- 等級「H」：30%的字碼可被修正
因此，前面提到「這些論文所提出的『Aesthetic QR Code Solution（美學式QR碼解決方案）』主要是在不超過QR Code的『容錯能力』情況下進行的」，指的就是，既然QR Code在判讀上有 7%~30%的容錯率，為何不在可容許範圍內，加入「雙重圖像（Binary Image）」或是「插入圖像（Input Image）」？所以，網路上就有些教學，介紹如何使用繪圖軟體自製「視覺碼」。有興趣了解的人，可以看看這個分享的介紹：http://www.oxxostudio.tw/articles/201412/design-qrcode.html
但既然學者提出「Aesthetic QR Code Solution（美學式QR碼解決方案）」，就肯定不是運用「工人」智慧還得小心地不超過容錯率的這種簡單作法。在杭州電子科技大學與逢甲大學學者所提出的「An aesthetic QR code solution based on error correction mechanism」這篇期刊論文中提出特殊的運算技術去自動產生視覺碼（或學者所說的「美學式QR碼」），而且是透過「建構字碼編排（Construct codeword layout）」、「取得顯著圖（Obtain saliency map）」、「選擇最佳可變區（Select best changeable regions）」、「提出分層替換規則（Propose hierarchy replacement rules）」等4個步驟去運算生成的。根據兩岸學者論文中提供的成果來看，成效確實是相當好的，特別是「選擇最佳可變區（Select best changeable regions）」這個關鍵技術，使得所製作出來的「視覺碼」，甚至比坊間的商業技術都更為優越且清晰。下圖是節錄自論文的圖片，最上排的「美學式QR碼解決方案」技術所完成的「美學式QR碼」、中間那排是使用其他類似研究學者的技術所完成的、最下面那排則是使用前面所提到，被阿里巴巴重金收購的Visualead技術所完成的。其他兩個技術所完成的雙重圖像式視覺碼與「美學式QR碼」有不小的差距。
然而，這些視覺碼其實並沒有解決QR碼的視覺設計問題，因為其在圖像構成上，仍屬於複合圖像（雙重圖像，Binary Image），也就是「QR碼＋圖」，QR碼的形狀仍有絕對的存在。所以，要談「QR碼的視覺意象」，仍必須從視覺設計的角度去看看是否已有解決方案，經過查找許多的網路資料，可以整理出設計師給的答案，就是下面幾張圖所代表的類型。在圖片說明中，我會特別標示實際掃瞄測試的結果，畢竟有些視覺碼雖然很有設計感，卻在掃描使用上發生一些問題，甚至失去其基本功能。這些也是視覺碼要兼具美感與功能必須背負的奮戰目標。以下就舉例幾張QR碼的設計佳構作為「視覺意象」的介紹，但如果要看更多，可點選此網址。
以下這張圖可掃描連結微信qq，在設計上仍保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式，但資料與糾錯碼都十分具有圖像設計感了，可以看出與前面所介紹之視覺碼的差異。
以下這張圖可掃描連結至微信App下載網址，同樣保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式，但「資料與糾錯碼區」是以海盜為圖像設計概念，與前圖一樣都有電腦繪圖的設計美感了。
以下這張圖可掃描連結至微信qq，「定位標記」跟「校正圖塊」已成功隱入設計中，以蒙娜麗莎為主的設計概念更為完整，卻仍兼具QR碼功能。
以下這張的原圖是個動畫gif檔，但我試過至少3款讀碼軟體仍然無法判讀，所以就單純從設計來看。可看出這是個很有向量圖設計感的2.5 D圖標，基本上保留QR碼原形，並且反向讓QR碼插入圖像中，而不是坊間普及的「QR碼＋Logo」的插入圖片形式。
既然無法掃描執行QR碼功能，下圖其實就非屬QR碼。我相信這絕非此動態圖的設計原旨，但既然要以QR碼去橋接數位服務與訊息，功能價值還是遠遠在設計價值上的，這也就是「Form Follow Function」的功能性設計概念，畢竟QR碼的其中一個很重要的功能是「Call to Action」，是連結啟動許多數位服務的關鍵元素，所以接下來就談談「再想想QR碼的實務用途」。
再想QR碼的實務用途
此圖像所見的功能用途，應該算是QR碼的使用特例，圖中的QR碼海報也確實可以掃瞄連結到一家專營QR碼海報商品的「QR Canvas」公司網站。但這不是「再想想QR碼的實務用途」這個部分要談論與介紹的。就如前述，既然要談QR碼能連結啟動許多數位服務，具備「Call To Action（CTA）」的關鍵因素，就從使用情境與引導動機這方面去探討。
先從2012年威尼斯雙年展中，俄羅斯館的競賽作品~iCity談起。該建築的內部在天花板、牆壁、地板都鑲滿QR 碼，就像個裝置藝術展，只不是此作品是一個虛擬展品，入目所見的全是可透過行動裝置判讀的巨大QR 碼，其所連結的是一座都市～「Skolkovo （斯科爾科沃）」的相關訊息，而這個號稱為「俄羅斯矽谷」的城市，承載的是一個國家的科技創新夢想。而整個QR碼的展佈有「清楚」的原則，就是「簡單直接 （Keep it simple and straightforward）」，在展間的訪客都能一目瞭然這些QR碼的用途～那就是連結與提供數位資訊。
從實務運用的角度來看，不虛掩地且直覺地使用QR 碼，當然是最直接有效的，畢竟 QR 碼的功能用途就是「Call To Action（CTA）」，為了要去橋接後端的「數位服務」。因此要讓「CTA」產生效果，就要有策略地，有步驟地去促成。我將「CTA」目標分為「參與目標」與「執行目標」，且認為缺一不可。分列如下：
- 「使參與某事（Ask someone to participate）」：以QR碼提供「快速連結」去達成此「參與目標」。
- 「使執行某事（Get someone to do something）」：由QR碼橋接「數位服務」去達成此「執行目標」。
QR碼能提供資訊量真的不大（請見下圖截自維基百科的數據圖），所以常用的資訊是：「網路連結」、「電郵信箱」 、「電話號碼」、「聯絡資料」、「行事曆活動」、「地點」、「Wi-Fi」等項，但一旦接續後面的數位服務，就能有更多的用途。舉例來說：QR碼「網路連結」讓使用者可以「下載App」、「造訪網站首頁」、「在FB粉絲頁按讚」、「登錄為用戶」。若以使用情境活來舉例，QR碼「網路連結」讓使用者可以「在賣場查詢產品履歷」、「在促販現場取得電子兌換卷」、「從名片即時連結公司網站」、「從平面設計連結影片播放」、「看著廣告傳單掃描上網訂購商品」、「掃描手機上的QR碼通過車站或機場閘門」等等。
所以，QR碼的功能，其實有著0與1的極端差異。因為如果能誘使掃瞄連結啟用，QR碼就是具有強大數位能量的中介圖標，如果沒能掃瞄連結啟用，QR碼不過是具有簡潔二維圖像的平面圖標。是否掃瞄連結？能否掃描連結？差很多。
而要能讓QR碼功能啟用，執行4個策略：
- 要有「行動誘因」、「標示清晰」的設計，好讓QR碼提供快速連結去啟用並達成「CTA的參與目標」
- 也要有「實質承諾」、「計畫策略」，好讓QR碼橋接數位服務去啟用並達成「CTA的執行目標」。
這些「行動誘因」、「標示清晰」、「實質承諾」、「計畫策略」的執行策略，是導入「How to Create the Perfect Call to Action」這篇部落格分享文中所提出的「4個概念」（該文則稱之為「完美CTA的4個成分」），並加以變化歸類的。有興趣者可以點選閱讀，這邊就不再贅述。
由於「實質承諾」、「計畫策略」是牽涉QR碼所連結之後端數位服務，這顯然已非此分享要討論的，所以還是把焦點放「行動誘因」、「標示清晰」的設計上。我先根據使用經驗與案例分析試著整理出工作要點如下，以後也會陸續在教學與產學案中在檢視修正：
- 要以簡潔直接為原則 Keep it simple and straightforward
- 要用設計引起動機 Designed the motivation
- 要用引起動機的動詞標語 Use a stimulative verb on the tag
- 要讓CTA成分吸睛 Make CTA Ingredients stand out
- 要展現具有吸引力的激勵誘因 Show the incentive
- 要設計資訊圖像 Design infographic images
- 要重複與強調 Repeated and emphasized
其實QR碼絕少個別存在，即使是印在紙上並以文字註明用途，也一定會貼附在我們空間中的建築、物品、產品、印刷品、衣服甚或人體上。不論尺寸大小、不拘二維碼或視覺碼，在行動網絡世界中，一個個QR碼就是一個數位連結的承諾，以實體行動裝置去接通。下面這張圖中看到的是一個校園的長椅，而上面的QR碼連結的，則是該校學生的藝術創作品分享。所以，接下來談談QR碼的「虛＋實」，作為這篇分享的總結。
運用QR碼的「虛＋實」
下圖是個很有趣的「虛+實」應用，後來引起不少類似作品的仿效。看下面兩張圖就能知道用法，先以手機掃描照片的QR碼，連結影片檔，把手機放在照片的嘴巴部分，然後播放影片後，就可以看到照片上的人在「說話」。示範影片連結在此。很喜歡類似這樣的簡易且直覺化的數位科技用法。
因相關研發需求，特別導入難易度不同的數位技術，去創意運用手機創造虛實整合的遊戲化應用。關卡、獎勵、勳章、計分都是遊戲化應該用上的機制，但若要專注於內容設計，就要減少數位技術的干擾與負擔，此時能夠連通「虛+實」QR碼就很適合。
目前悠遊卡是使用「NFC近場通訊」技術，也很適合作為「虛+實」的應用，「NFC近場通訊」是個實體小裝置與 QR字碼圖標不同，其使用方式也與 QR碼有別，先了解一下。：
- 資料傳輸：可分享圖文、網址、通訊錄、電話號碼、樂曲、影片或相片等資料，並可作為支付、驗核、電子票證等類資訊的發送、接收、與確認。
- 使用方式：可進行非接觸式點對點資料傳輸，範圍是0~20公分。此即NFC重要的近場高頻無線通訊技術基礎上的特殊數位資料傳送方式。
- 對接形式：NFC 裝置與標籤的對接傳輸形式主要是以下圖所示之兩類，也就是「『NFC手機』＋『NFC Tag』」或「『NFC手機』與『NFC手機』」等。
曾在課程中規劃Scavenger hunt類的尋寶遊戲，就將引導學生/學員使用關卡、獎勵、勳章、計分機制去設計「校園尋寶（Campus Scavenger hunt）」。因此相當建議先使用這些低數位開發負擔的「QR碼」與「NFC 標籤」讓課程掌握基本的且有趣的「虛+實」應用，再依據技術需求，次第導入更為複雜的、技術難度更高的數位科技應用。
