Codici QR a mezzitoni e codici QR con dithering

Entrambi gli approcci mettono un'immagine dentro un codice QR funzionante. Non sono la stessa tecnica, e puoi distinguerli dall'altra parte della stanza: uno sembra un'immagine dietro una zanzariera, l'altro grana fotografica. Questo articolo spiega cosa fa ciascuno, perché appaiono diversi, dove uno vince chiaramente, e dove nessuno dei due vince.

Il metodo a mezzitoni

Il classico generatore QR a mezzitoni, in circolazione dal 2013 circa, triplica la dimensione del codice. Ogni modulo diventa un blocco 3×3 di sub-pixel. Il sub-pixel centrale è fissato al colore richiesto dal modulo; gli altri otto sono liberi di prendere qualunque valore dica l'immagine (già sottoposta a soglia). Uno scanner campiona i centri dei moduli, quindi i centri sono ciò che deve essere giusto — e lo sono. Funziona, e produce un aspetto riconoscibile: una griglia regolare di punti sopra l'immagine, perché un pixel ogni tre in entrambe le direzioni è fissato e quei pixel fissati si allineano perfettamente. Il tuo occhio è estremamente bravo a trovare un reticolo regolare. Una volta che lo vedi, non puoi più non vederlo. L'approccio è semplice da implementare e facile da ragionare, ed è per questo che così tanti generatori lo usano, e per un codice che verrà visto solo su uno schermo alla sua dimensione nativa è del tutto adeguato. I suoi limiti compaiono in stampa, dove nulla viene mai visto a dimensione nativa e un singolo pixel fissato per modulo deve sopravvivere da solo alla stampante, alla carta, all'illuminazione e al ricampionamento della fotocamera.

Il metodo con dithering

L'approccio con dithering cambia una cosa e cambia tutto. Invece di applicare prima la soglia all'immagine e poi sovrascrivere i pixel, applica il dithering all'immagine con diffusione d'errore e tratta un pixel forzato come parte di quel processo: forza il valore, misura l'errore causato dalla forzatura, e spingi quell'errore nei pixel vicini nel modo in cui Floyd–Steinberg spinge qualsiasi altro errore. Il risultato è che i pixel forzati vengono compensati. I pixel intorno a loro si spostano per mantenere giusta la media locale, quindi i punti forzati stanno dentro gli stessi puntini irregolari del resto dell'immagine. Non c'è reticolo su cui l'occhio possa agganciarsi, e l'immagine si legge come un'immagine anziché come un'immagine dietro una zanzariera. La regione forzata inoltre non deve essere un singolo pixel: può essere un blocco al centro di ogni modulo la cui dimensione è un'impostazione, che è ciò che controlla il bilanciamento Foto ↔ Codice di SWAPQR. Il resto del modulo — e l'immagine in esso — è quello che lascia la diffusione d'errore, che per costruzione ha il tono medio giusto per il modulo a cui appartiene.

Fianco a fianco

Nel metodo a mezzitoni l'immagine viene sottoposta a soglia prima che il codice venga posizionato; nel metodo con dithering le due cose avvengono insieme, in un unico passaggio. Il mezzitoni forza un sub-pixel per modulo, su una griglia perfetta; il dithering forza un blocco centrale di dimensione regolabile, nascosto nei puntini. La firma visiva del mezzitoni è un reticolo regolare di punti sull'immagine; quella del dithering, grana fotografica. Il mezzitoni offre poca regolazione — uno dei nove pixel è fisso e basta — mentre il dithering offre una scelta continua di quanta parte di ogni modulo viene forzata. E nella robustezza da vicino, il mezzitoni è debole, perché un pixel per modulo non sopravvive a nessun ricampionamento, mentre il risultato con dithering è regolabile e, come mostra l'articolo sul primo piano in questa guida, misurabile: sotto circa metà del modulo forzato, i lettori più vecchi a soglia per blocchi hanno difficoltà in primissimo piano estremo; sopra, no. I due metodi non sono variazioni sullo stesso tema; rispondono alla domanda "dove va l'immagine" in ordini diversi, e quell'ordine è ciò che l'occhio vede.

Dove il dithering vince di molto

Poiché la quantità di forzatura è una manopola anziché un uno-su-nove fisso, un generatore con dithering può scambiare immagine con affidabilità di proposito. Non è una differenza cosmetica: con un pixel forzato per modulo, il codice dipende dal fatto che un singolo pixel sopravviva a ogni passaggio di ricampionamento tra la stampante e il sensore, e spesso non ce la fa. Una stampante a getto d'inchiostro lo allarga, una laser lo arrotonda, una plastificazione lo sfoca, una fotocamera inclinata lo spalma su due pixel del sensore, e il ridimensionamento stesso del decodificatore lo media con i vicini. Forzare invece un blocco — e lasciare che la diffusione d'errore ne paghi il prezzo — è ciò che fa reggere la tecnica in stampa. Significa anche che lo stesso generatore può produrre un codice quasi semplice per un adesivo contro cui le persone appoggeranno un telefono, e una fotografia quasi pura per un manifesto scansionato da un metro, dalla stessa immagine e dallo stesso link, muovendo un solo controllo. Il mezzitoni non ha un controllo simile: la sua affidabilità e il suo aspetto sono fissati dal metodo, e l'unico modo per renderlo più robusto è abbandonarlo per una regione fissata più grande, al che è diventato il metodo con dithering con una compensazione peggiore.

Dove nessuno dei due vince

Nessuno dei due approcci rende buona una brutta fotografia, e nessuno dei due sopravvive a un contenuto lungo. Entrambi hanno bisogno della correzione d'errore al livello più alto, il che di per sé rende il codice più denso. Un'immagine piatta e a basso contrasto fallisce in entrambi, per lo stesso motivo: produce una texture uniforme che compete con i moduli. Un link lungo fallisce in entrambi, perché i moduli diventano troppo piccoli per contenere qualsiasi immagine. Ed entrambi sono, alla fine, un compromesso deliberato: stai spendendo affidabilità per comprare un'immagine. Spendila dove l'immagine vale qualcosa, e testa la stampa. C'è una terza famiglia che vale la pena nominare: i generatori che mettono un'immagine intoccata dietro un codice normale e semplicemente schiariscono i moduli, o che ritagliano un logo al centro. Quelli non codificano affatto l'immagine — si affidano alla correzione d'errore per assorbire il danno. Perfettamente validi, molto meno interessanti, e molto più limitati in quanta immagine ottieni, perché l'intero costo viene pagato dal budget della correzione d'errore senza nulla che lo compensi.