Косые штришки
Исследовательский центр PARC компании Xerox выпускает много изобретений, из которых большинство в конечном счете становятся общепринятыми стандартами, способствуют продвижению науки и в чем-то даже меняют наш мир, но несмотря на это сама Xerox не получает от них ожидаемой прибыли. Например, так было с архитектурой клиент-сервер, Ethernet’ом, лазерными светодиодами для принтеров, манипулятором мыши. Также не очень удачной оказалась еще одна разработка компании.
Каждый из нас сегодня является свидетелем того, как цифровые устройства взаимодействуют со своими собратьями без какого-либо участия пользователя – это автоматический роуминг в мобильных телефонах, самостоятельное обнаружение устройств с радиоинтерфейсами и даже «Plug&Play». Все это появляется примером автономного взаимодействия. Такие технологии используются не только в мобильных устройствах, но и различной технике и оборудовании, например, в принтерах.
«Умный» принтер способен распознать подходящий чернильный картридж по специальному чипу, которым он снабжен. Принтер при помощи оптического датчика может даже оценить качество бумаги – ее белизну, уровень глянца и рыхлости. Но эти данные, конечно, будут не конкретно точными, а только приблизительными. Что касается цифровых приборов, то они способны видеть только друг друга, а «нецифровые предметы» для них являются недоступными. Однако и для этой проблемы нашлось свое решение - это использование особых ярлычков, которые могут безошибочно распознаваться техникой. Это технология называется Embedded Data Technologies.
Яркими представителями такой технологии являются радиометки (RFID), которые очень быстро завоевывали популярность в различных сферах деятельности. Но, несмотря на это, всем давно известный штрих-код, все еще остается востребованным. Почему? Дело в том, что в некоторых областях требуются незаметные ярлыки. Для этого можно маркировать товары невидимыми чернилами или едва различимой рябью. Но для этого требуются особые расходные материалы, с которыми могли бы работать копиры, факсы, принтеры и другая техника популярных производителей, в том числе Xerox. Данные ограничения заставляют переносить технологию Embedded Data Technologies на привычный материал - лист бумаги с тонером. Придумать для данного материала что-то новое трудно, а еще сложнее вытеснить с нее старомодный штрих-код. Однако, у штрихового кода есть достаточно серьезные недостатки, в связи с которыми требуется более эффективное альтернативное решение. В первую очередь - это низкая информационная емкость, а также низкая устойчивость к повреждениям (например, стандартный линейный штрих-код содержит в основном контрольные цифры, которые позволяют только находить ошибку, но не исправлять ее).
История штрих-кода
Идея по использованию маркировки, адаптированной под машинное считывание, приходила в голову многим людям, но наиболее удачный вариант первыми предложили американские студенты из университета Дрексела – это Норман Вудленд и Бернард Сильвер. К этому изобретению их подтолкнуло высказывание президента одной торговой компании по поводу отсутствия системы автоматического опознания товаров на его складах. Молодые люди тогда решили обратиться к самому простому коду - азбуке Морзе. Для того, чтобы тире и точки, нанесенные на бумагу, распознавались лучше, студенты «растянули» их вверх и вниз, получив таким образом вертикальные полосы разной толщины. Именно так был получен первый штрих-код, хорошо знакомый сегодня каждому из нас.
Позже Сильвер и Вудленд сделали полоски замкнутыми и вложенными друг в друга, что позволило получить первый круговой штриховой код. Внешне он похож на мишень, выполненную из концентрических черных и белых полос разной толщины.
В 1952 г. Сильвер и Вудленд получили патент на свое изобретение. В этом же году, уже являясь сотрудниками компании IBM, они предприняли попытку разработать сканер для считывания штрих-кода. В их модели в роли детектора выступал ламповый фотоэлемент из кинопроектора, изначально предназначенный для считывания с пленки звуковой дорожки. В качестве источника освещения (подсветки кода) использовалась лампа в 500 ватт . Несмотря на то, что данное устройство и работало, практического применения для него так и не нашлось, так как оно вызывало поджигание бумаги из-за слишком мощной лампы.
Наиболее подходящие источники света для данных целей появились только в 1960 году, когда был изобретен лазер. Именное появление лазерного луча сделало сканеры пригодными для работы со штрих-кодами и позволило выйти им на массовый рынок. Однако изначально эти устройства были весьма дороги. Цена на них стала доступной лишь к 70-м годам.
В 1992 г. Вудленд был награжден президентом Джорджем Бушем старшим почетной медалью за заслуги перед народом. Его компаньон, Бернард Сильвер, к сожалению, не дожил до этого момента, скончавшись в 1963 году.
На практике впервые использование кругового штрих-кода опробовала сеть магазинов «Kroger» в городе Цинциннати (США) в 1972 году. Проблемы возникли еще на этапе тиражирования кода - при печати он легко смазывался, поэтому эксперимент был прекращен.
Другое событие, отмеченное в истории штрих-кодирования – первая продажа с использованием сканера штрих-кода (1974 г). Первым товаром, который прошел эту процедуру, оказалась пачка жевательной резинки. Каким-то чудом одна из жвачек сохранилась и в настоящее время находится в Смитсоновском музее американской истории.
Виды популярных штрих-кодовых символик
Code 1 - был изобретен в 1992 году Тедом Виллиамсом. Это первая безлицензионная матричная символика, открытая для общего пользования. Она состоит из вертикальных и горизонтальных полос. Сегодня он широко используется на этикетках, применяемых для маркировки блестящих изогнутых поверхностей - например, хирургических инструментов. Символика принята в качестве международного ISO-стандарта. Такой штрих-код отличается хорошей считываемостью (легко распознается считывающим устройством даже при контрастности 20%), в связи с чем он также находит применение в маркировке электронных деталей и печатных плат.
MaxiCode (стандарт от United Parcel Service). Этот вид штрих-кода был создан в 1992 г. Данная символика отличается наличием кругов в центре, которые улучшают захват изображения сканером. В ее основе использована не квадратная, а гексагональная матрица для расположения черно-белых элементов, что позволило добиться более высокой плотности кода (на 15 % выше плотности обычного кода).
Code 49 – разработан в 1987 г оду Дэвидом Элаисом. Это первый двухмерный код, составленный из нескольких рядов обычного линейного кода. По этой причине такие стандарты в последующем стали называть stacked-code или multi-row code.
AztecCode - создан в 1995 году Энди Лонакром. Данная символика имеет в центре квадраты, которые позволяют определить код независимо от его позиции относительно сканера.
PDF417 - разработан в 1991 году. Это многоуровневая силовика, разработанная Инджиуном Вангом, считается самой популярной из всех двухмерных кодов.
AztecMESA – это композитный (гибридный) код, у которого одна часть может считываться обычным линейным сканером (для линейного кода). Вторая часть символики - это двухмерный штрих-код стандарта Aztec (также возможны другие двухмерные стандарты).
UltraCode - разработан компанией Zebra Technologies. Он представляет собой полосы колонок переменной длины, состоящих из элементов изображения различной ширины. Существует как в черно-белой, так и в цветной версии.
Новые решения. DataGlyphs и GliphTones
С развитием технологий совершенствовалось также и штриховое кодирование. Заменить линейный штрих-код пытались много раз (информацию о данных разработках можно найти на страницах Википедии). Для того, чтобы разработать двумерный штрих-код, требовалось использовать вместо «зебры», состоящей из длинных линий, некую таблицу или решетку, которая по сути представляет собой матрицу из черных и белых точек. В ходе продолжительных разработок и головоломок наконец было найдено решение, названное DataGlyphs (датаглифы).
Это система, позволяющая при помощи глифов, кодировать различную информацию — текст, данные и даже графику. Глифом является диагональный штрих с углом наклона 45 градусов. При этом каждый глиф – это двоичный ноль или единичка (зависит от того, в какую сторону он наклонен - вправо или влево). Глифы печатаются по сетке и таким образом равномерно создают текстурированные серые области. Эти штрихи взаимно перпендикулярны, поэтому сканер вычисляет их положение независимо от ориентации носителя (этикетки).
В данном случае можно задаться вопросом: какая площадь потребуется для косого штриха в сравнении с черно-белой точкой, применяемой в других стандартах? Разумеется, площадь зависит от длины линий. Рекомендуется делать ее не меньше пяти - семи пикселов. На первый взгляд, может показаться, что такой штрих займет квадрат, куда вместилось бы 25 или 49 точек, но все не совсем так. Точечный штрих-код не печатается на пределе разрешения - одно из его полей (белое или черное) должно иметь размер в несколько пикселов. Их количество зависит от мощности сканера. Например, двухмерные символики, в том числе датаглифы, обычный линейный лазерный сканер распознать не сможет. Для этого считывающее устройство должно быть оснащено упрощенной фотокамерой. Или же для этих целей используется 2D-сканер. Если сравнить датаглифы с самым популярным точечным штрих-стандартом - PDF-417, то можно определить, что черно-белые точки, при одинаковой распознаваемости, на той же площади вмещают примерно в полтора раза меньше данных.
Также как и в случае с двухмерными штрих-кодами, в датаглифы можно добавлять информацию, которая позволит восстановить оригинал в случае, если часть кода будет повреждена. Следует отметить и то, что биты перемешаны и имеют размашистую и зигзагообразную траекторию, а не располагаются подряд по горизонтали или по вертикали. Именно благодаря избыточности и глубокому перемешиванию становится возможным считывание всех данных с носителя, даже если он поврежден (оторван уголок или запачкано изображение). Для обеспечения надежности сканирования весь блок датаглифов пронизан синхронизирующими штрихами, которые позволяют работать с изогнутыми и криво отснятыми поверхностями.
Смотря на бумагу, на которые нанесены датаглифы, мы увидим обычное изображение, без каких либо специальных знаков. Наше зрение их попросту не воспринимает, поэтому бумага кажется просто заштрихованной, и датаглифная полоса выглядит как декоративный элемент. Если код печатается с высокой избыточностью, то тогда текст можно наносить поверх датаглифов. Лучше всего печатать датаглифы и текст вместе, устанавливая штрихи между строками и буквами. В этом случае высокая избыточность не потребуется. Также можно сделать документ не черно-белым, а цветным. Зрение человека способно по-разному различать цвета, в связи с чем, например, тонкие желтые линии на белом фоне мы можем не увидеть. А вот фотокамеры и сканеры смогут его распознать. Таким образом, печатать черные буквы можно поверх желтой датаглифной штриховки. Внешне такой документ будет выглядеть обычным, но при этом в нем уместится информация, объемом в десятки килобайт.
Также мы знаем, что текстовые данные можно подвергать сжатию. Одним из примеров является всем известный Zip-алгоритм. На его основе созданы другие алгоритмы, способные уменьшать обычный текст примерно вдвое, а современный WinRar позволяет сделать данные вчетверо-впятеро меньше. Более того, разработаны программы, настроенные на конкретные языки, позволяющие достигнуть соотношения один к шести. Это позволяет даже дешевой офисной техники с разрешением печати в 300 dpi, работать с датаглифами плотностью двести байт на квадратный дюйм. Штриховую полосу, шириной с палец и с объемом данных на 10 Кбайт легко можно получить, применив несложное сжатие. Для сравнения: стандартная емкость листа журнала составляет примерно 4500 символов, а лист формата А4 до краев заполненный датаглифами (с тем же разрешением), будет содержать около 50 Кбайт несжатых данных.
Многие могут сказать «зачем нужен штрих-код, если машины способны хорошо различать буквенную информацию?». Конечно можно печать текст очень мелким шрифтом в случаях, когда требуется высокая плотность, но дело в том, что распознавание штрих-кодов во многом отличается от распознавания обычного текста. Для того, чтобы прочитать текстовую информацию, в программе устройства должно быть заложено множество словарей, что требует большой памяти. Буквы удобны для нас, а не для компьютеров. А вот штрих-коды представляют собой машинопись, которая изначально задумана для машинного распознавания. При этом устройства для обработки штрих-кодов достаточно простые. С такими данными могут работать даже современные мобильные телефоны. При этом почти все они сегодня снабжаются фотокамерой.
Кстати, о фото. Если изменить не цвет датаглифов, а толщину, то получится иной вид штрих-кода. Впервые это сделали в компании PARC, разработав на основе этого решения технологию GliphTones (глифтоны). Суть ее заключается в том, что таблица датаглифов может быть напечатана по-разному – блекло или жирно в произвольных местах, формируя тем самым вид графического изображения. То есть, датаглифы будут «растворены» в изображении.
Печать штрихи можно разным цветом, что позволит получить нормальные цветные фотографии. Однако, если присмотреться, можно будет заметить небольшую рябь штриховки. Чтобы этого избежать, не следует его печатать по всему полю. Достаточно будет разместить фрагмент в виде тонкой рамки или в углу изображения.
В каких целях можно использовать такой штриховой код? Для своей разработки сотрудники PARC придумали множество вариантов – как заурядных, так и весьма неожиданных. Самое очевидное предназначение – это дублирование штрих-кодом данных с дополнением к ним криптографической защиты. Например, документ в котором цена указана в виде цифр, а не прописью, можно легко подделать, исправив скажем тройку на восьмерку или семерку на двойку. Но если помимо буквенной информации в документе будет присутствовать штриховая полоса, содержащая весь текст и цифровую подпись, то подобные махинации не помогут. На принтере напечатать платежный документ со сплошным фоном из датаглифов можно в один проход.
Этот код с легкостью могут распознать мобильные телефоны, так как способны уже считывать Semacode. Возможен и другой вариант. Представим, что инструкция с текстом по использованию оборудования, например пылесоса, содержит картинки, которые напечатаны с использованием датаглифов (на такой картинке будут заметны мельчайшие штрихи). Вы увидели такое изображение и решили распознать закодированную в нем информации с помощью своего мобильного телефона. Для этого Вам потребуется только запустить Java-апплет и сфотографировать страницу. Когда мобильник издаст сигнал, на экране появится анимация, демонстрирующая, как пылесос очищает поверхность при использовании определенной насадки. Это было бы очень удобно.
В настоящее время подобные иллюстрации содержатся на компакт-дисках, приложенных к руководству по использованию. Это требует от пользователя дополнительных временных затрат и лишних действий: диск нужно вставить в компьютер, дождаться запуска программы, потом отыскать нужный раздел и пр. Упростить получение информации можно было бы также при помощи RFID-чипов, помещенных в инструкцию. Но для считывания они требуют специального сканера, который вряд ли у нас будет под рукой.
В настоящее время распознавание датаглифов с использованием мобильных телефонов пока только находится на стадии разработки. Однако, уже разработан Java-апплет. Стоит отметить, что для данной задачи еще в 2002 году было создано похожее решение, основанное на использовании другого штрих-стандарта. Были созданы программы, способные преобразовать любую веб-ссылку в двухмерный штрих-код. Для них соответственно разработаны Java-апплеты, предназначенные для установки на камерафоны. Данный метод технически достаточно прост, так как основан на существующих технологиях - обычных камерафонах, штрих-кодах бесплатного ISO-стандарта Datamatrix и несложного Java-апплета. Но сочетание этих простых компонентов позволило цифровым приборам извлекать информацию из «аналоговых предметов» окружающего мира.
Так, Semacode стал отличным примером Embedded Data Technology и в настоящее время этот проект продолжает развиваться хоть и медленными, но уверенными шажками. Уже разработано около семидесяти моделей камерсмартфонов под 14 марками. В открытом доступе представлены бесплатные программы для считывания кода. Кроме того, при необходимости каждый может напечатать такой код, например, при изготовлении визиток. Некоторые энтузиасты оставляют отметки в виде странной ряби на городских стенах, правда никакой полезной информации они не несут.
Широко используемый сегодня семакодовый стандарт Datamatrix, также как и большинство штрих-кодов, передает единицы и нули в виде белых точек. Удобное решение, но, как уже было сказано в данной статье, есть способ лучше. Стоит иметь ввиду и то, что у Datamatrix максимальная емкость одного блока не превышает 3116 ASCII-символов, в то время как у датаглифов он не превышает 50 Кбайт. А о глифтонах в проекте Semacode не стоит даже мечтать. Однако, учитывая, что фотовозможности мобильных телефонов постоянно развиваются, в ближайшем будущем для них стабилизация изображения станет обычным делом. Вот тогда ограничения штрих-стандарта, выбранного Semacod-ом, будут сильнее напоминать о себе.
В завершении темы, хотелось бы рассказать об устройстве Glyph-o-Scope (глифоскоп), созданном инженерами PARC. Этот прибор напоминает стационарную линзу (с нулевым увеличением). Он имеет плоское основание, на котором размещается лист бумаги, и большое стекло в толстой оправе, нависающего над листом. Если через это стекло посмотреть на картинку, напечатанную глифтонами, то будут видны детали, которые невооруженным глазом различить невозможно. Например, это может быть изображение звериной лапы, на котором при рассмотрении через стекло можно увидеть все кости (или сосуды, нервы, связки и т. д.) на соответствующих им местах.
В рисунке с грифонами может содержаться несколько десятков килобайт данных, которые можно будет распознать микрокамерой в оправе стекла. Эти данные обрабатывает встроенный в устройство процессор, а затем извлеченный файл проецируется микропроектором обратно на бумагу или на стекло. К изображению можно добавить подвижную графику. Такое устройство, как глифоскоп, мог бы понравиться даже детям. Представьте, что положив под стекло книжку со сказками можно увидеть ее оживших героев.
Итак, из всего выше сказанного можно сделать уверенный вывод о том, что изобретение PARC во многом может оказаться полезным в деятельности человека. Но, к сожалению, пока неизвестно, как скоро оно сможет выйти на массовый рынок и улучшить нашу жизнь. Сама идея косого штрих-кода возникла еще в 1989 году, а первые статьи о ней были опубликованы в середине 90-х годов. И несмотря на то, что на рынке уже есть офисное оборудование, способное работать с датаглифами (выпускаемой компанией Xerox еще с 1997 года!), а также программы для их распознавания, должного развития данная технология так и не получила. Другими словами, IT-рынок до сих пор не замечает разработку PARC. К сожалению, это лишний раз доказывает, что судьба изобретения не зависит от его полезных качеств.
Наш ассортимент:
Термоэтикетки
Термотрансферные этикетки
Риббоны
Текстильные ленты
Фольга для тиснения
Этикетки RFID
Этикетки с ложным ШК
Самоклеящиеся этикетки
Саморазрушающиеся этикетки
Гарантийные этикетки
Этикетки для весов
Лента для пистолетов
Противокражные этикетки
Металлизированные этикетки
Пищевая лента
Ленты для пластиковых карт
Ленты для бейджей
Кассовая термолента
Термобилеты
Печатающие головки
Этикетки
Полимерные этикетки
Полипропиленовые этикетки
Термопереводные этикетки
Лента для принтеров
Ярлыкодержатели
Ценники самоклеющийся
Чернила для каплеструйных принтеров
Термокартон
Магнитный винил
Кашированная фольга
Маркировочные бирки
Не можете до нас дозвониться?
Вы ВСЕГДА можете отправить нам свой вопрос, заказ или просто контакты, для связи с Вами, по электронной почте или написать сообщение прямо с сайта.
Мы обязательно свяжемся с Вами и решим все возникшие вопросы!
