رموز QR الهافتون مقابل رموز QR المبعثرة

كلا النهجين يضع صورة داخل رمز QR عامل. ليسا التقنية نفسها، ويمكنك تمييزهما من عبر الغرفة: أحدهما يبدو كصورة خلف باب شبكي، والآخر كحبيبات فوتوغرافية. تشرح هذه المقالة ما يفعله كل منهما، لماذا يبدوان مختلفين، أين يفوز أحدهما بوضوح، وأين لا يفوز أي منهما.

طريقة الهافتون

مولد QR الهافتون الكلاسيكي، المتداول منذ نحو 2013، يضاعف حجم الرمز ثلاث مرات. كل وحدة تصبح كتلة 3×3 من البكسلات الفرعية. البكسل الفرعي المركزي يثبت على لون الوحدة المطلوب؛ والثمانية الأخرى حرة في أخذ ما تقوله الصورة (المحددة عتبتها سلفا). يأخذ الماسح عينات من مراكز الوحدات، فالمراكز هي ما يجب أن يكون صحيحا — وهي كذلك. إنها تعمل، وتنتج مظهرا مميزا: شبكة منتظمة من النقاط فوق الصورة، لأن كل بكسل ثالث في الاتجاهين مثبت وتلك البكسلات المثبتة تصطف تماما. عينك بارعة جدا في إيجاد شبكة منتظمة. حين تراها، لا تستطيع تجاهلها. النهج بسيط التنفيذ وسهل الفهم، ولهذا يستخدمه كثير من المولدات، ولرمز لن يُعرض إلا على شاشة بحجمه الأصلي فهو مناسب تماما. تظهر حدوده في الطباعة، حيث لا شيء يُعرض بحجمه الأصلي أبدا وعلى بكسل مثبت واحد لكل وحدة أن ينجو وحده من الطابعة والورق والإضاءة وإعادة تحجيم الكاميرا.

الطريقة المبعثرة

النهج المبعثر يغير شيئا واحدا ويغير كل شيء. بدلا من تحديد عتبة الصورة أولا ثم تجاوز البكسلات، يبعثر الصورة بنشر الخطأ ويعامل البكسل المجبر كجزء من تلك العملية: أجبر القيمة، قِس الخطأ الذي سببه الإجبار، وادفع ذلك الخطأ إلى البكسلات المجاورة كما يدفع فلويد–ستاينبرغ أي خطأ آخر. النتيجة أن البكسلات المجبرة يُعوَّض عنها. تتحرك البكسلات حولها للحفاظ على المتوسط المحلي صحيحا، فتجلس النقاط المجبرة داخل الرذاذ غير المنتظم نفسه كبقية الصورة. لا شبكة تتعلق بها العين، وتقرأ الصورة كصورة لا كصورة خلف باب شبكي. كما أن المنطقة المجبرة لا يلزم أن تكون بكسلا واحدا: يمكن أن تكون كتلة في مركز كل وحدة حجمها إعداد، وهذا ما يتحكم به توازن صورة ↔ رمز في SWAPQR. بقية الوحدة — والصورة فيها — هي ما يتركه نشر الخطأ، الذي بحكم بنائه يحمل متوسط الدرجة الصحيح للوحدة التي ينتمي إليها.

جنبا إلى جنب

في طريقة الهافتون تحدد عتبة الصورة قبل وضع الرمز؛ وفي الطريقة المبعثرة يحدث الأمران معا، في تمريرة واحدة. الهافتون يجبر بكسلا فرعيا واحدا لكل وحدة، على شبكة مثالية؛ والتبعثر يجبر كتلة مركزية بحجم قابل للضبط، مخفية في الرذاذ. البصمة البصرية للهافتون شبكة نقاط منتظمة فوق الصورة؛ وللتبعثر حبيبات فوتوغرافية. يقدم الهافتون ضبطا قليلا — واحد من تسعة بكسلات ثابت وانتهى — بينما يقدم التبعثر خيارا متصلا لمقدار ما يُجبر من كل وحدة. وفي متانة القرب، الهافتون ضعيف، لأن بكسلا واحدا لكل وحدة لا ينجو من أي إعادة تحجيم، بينما النتيجة المبعثرة قابلة للضبط، وكما تبين مقالة القرب في هذا الدليل، قابلة للقياس: تحت نحو نصف الوحدة مجبرا، تعاني القارئات الأقدم ذات عتبة الكتل عن قرب شديد؛ وفوقه لا تعاني. الطريقتان ليستا تنويعتين على لحن واحد؛ إنهما تجيبان عن سؤال «أين تذهب الصورة» بترتيبين مختلفين، وذلك الترتيب هو ما تراه العين.

أين يفوز التبعثر بفارق كبير

لأن مقدار الإجبار قرص دوار لا واحدا ثابتا من تسعة، يستطيع المولد المبعثر مقايضة الصورة بالموثوقية عن قصد. ليس هذا فرقا تجميليا: عند بكسل واحد مجبر لكل وحدة، يعتمد الرمز على نجاة بكسل واحد من كل خطوة إعادة تحجيم بين الطابعة والمستشعر، وكثيرا ما لا ينجو. طابعة الحبر تنشره، وطابعة الليزر تدوره، والتغليف يشوشه، والكاميرا بزاوية تلطخه عبر بكسلي مستشعر، وتصغير مفكك التشفير نفسه يحسب متوسطه مع جيرانه. إجبار كتلة بدلا من ذلك — وترك نشر الخطأ يدفع ثمنها — هو ما يجعل التقنية تصمد في الطباعة. ويعني أيضا أن المولد نفسه يستطيع إنتاج رمز شبه عادي لملصق سيضع الناس هاتفا عليه، وصورة فوتوغرافية شبه خالصة لملصق يمسح من متر، من الصورة نفسها والرابط نفسه، بتحريك عنصر تحكم واحد. الهافتون لا يملك مثل هذا التحكم: موثوقيته ومظهره يثبتهما المنهج، والطريقة الوحيدة لجعله أمتن هي التخلي عنه لمنطقة مثبتة أكبر، وعندها يكون قد صار الطريقة المبعثرة بتعويض أسوأ.

أين لا يفوز أي منهما

لا يجعل أي من النهجين صورة سيئة جيدة، ولا ينجو أي منهما من حمولة طويلة. كلاهما يحتاج إلى تصحيح الأخطاء في أعلى مستوى، وهذا بذاته يجعل الرمز أكثف. الصورة المسطحة منخفضة التباين تفشل في كليهما، للسبب نفسه: تنتج قواما متساويا ينافس الوحدات. الرابط الطويل يفشل في كليهما، لأن الوحدات تصبح أصغر من أن تحمل أي صورة. وكلاهما، في النهاية، مقايضة متعمدة: تنفق الموثوقية لتشتري صورة. أنفقها حيث تساوي الصورة شيئا، واختبر الطباعة. هناك عائلة ثالثة تستحق الذكر: مولدات تضع صورة كما هي خلف رمز عادي وتفتح الوحدات فحسب، أو تقتطع شعارا من المنتصف. تلك لا تشفر الصورة إطلاقا — بل تعتمد على تصحيح الأخطاء لامتصاص الضرر. صحيحة تماما، أقل إثارة بكثير، وأكثر محدودية بكثير في مقدار الصورة الذي تحصل عليه، لأن التكلفة كلها تدفع من ميزانية تصحيح الأخطاء من دون أي تعويض.