鹅厂美女工程师来告诉你，小程序码是如何「绽放」的
【作者】陈晓婷
【来源】知晓程序
【编辑】善小布
我是陈洁婷，是来自腾讯 CDC 的一名前端工程师。
腾讯 CDC 全称为「用户研究与体验设计中心」，是腾讯公司级设计团队，致力于提升腾讯产品的用户体验，探索互联网生态体验创新。
最近，我有幸代表团队参加了 HiFSD 第三届前端分享会「小程序专场」，为了避免与其它嘉宾「撞车」，我分享了一些跟「小程序码」相关的内容 。
小程序码的出现
此后，仅仅过了 4 天，微信又推出了小程序码，支持「扫一扫」和「长按识别扫码」。
小程序码虽然长得跟二维码截然不同，但二维码所有的功能，小程序码同样具备。
那么，为什么微信要推出这样的异形二维码？小程序码背后又有何故事？
别着急，下面，我就来给大家讲讲小程序码背后的故事。
二维码VS小程序码
第一次扫小程序码的时候，我其实是抱着试一试的心态来的。
当时就在想，这么不像二维码的码真的能扫出来？结果一试还真可以！
之后，通过查找资料才发现，原来这种异形二维码并不是微信的首创，Facebook、Snap 等公司都已经推出过类似的异形码：
例如，下面这个二维码通过图像处理和识别技术，把传统二维码中近 70% 的色块抹掉，做成一种近乎无形的二维码。它是以色列一家创业公司（Visualead）的作品。
可通过淘宝 App 扫码识别
阿里巴巴于 2015 年投资了这家公司，在旗下的网站、App 以及云计算等产品中已经开始使用相关技术。
动态视觉码
此外，还有很多充满想象力的「变脸二维码」：
（作者：笑脸兔）
面对市面上这么多好玩又有趣的二维码，微信推出专属的小程序码，既意料之外，又情理之中。
如果上面的理由还没有说服到你，我们再从二维码和小程序码对比的角度，来看看小程序码有什么优点。
传统二维码往往有以下几个缺点：
扫码预期：不知道扫码后会出现什么，每张二维码的背后，可能代表一个文件，一个页面、又或者是一个应用
安全性：二维码由于其开放性，很容易成为木马病毒的温床，很多人会担心扫码后会使自己的手机感染病毒，而放弃扫码
品牌宣传：无法满足小程序的品牌宣传需求
小程序码的优点：
观赏性：小程序码与普通二维码相比，看起来更美观
扫码预期：扫码前能明确知道，扫码之后将会体验到一个小程序
安全性：小程序码目前只能通过微信产生，并且只能通过微信识别，安全性更高
品牌宣传：每个小程序码右下角都有固定的微信小程序 logo，每见到一次小程序码，大家就能多一次联想到微信小程序
高容错性：当一张二维码图片中间嵌有某些 logo 图片时，其实相当于是把最中间部分有用的编码信息挖掉，再贴一张 logo 图片上去；而小程序码不同，中间的 logo 区并不包含数据编码的部分，因此小程序码拥有更高的容错性
很明显，小程序码是更好的选择：）
小程序码的绽放过程
这是小程序码最初的设计稿雏形，可以看到是「一朵花」的形状，稍有不同的是这个雏形图中只有两个定位点。
而目前我们看到的小程序码，一共有 3 个定位点。
这个是小程序码的规范设计稿：
目前小程序码一共支持 3 种容量，分别是 36 射线、54 射线和 72 射线。
每个版本分别对应 L、M、Q、H 这 4 种容错级别：
L 级容错的小程序码，大约 10% 的字码可被修正
M 级容错的小程序码，大约 15% 的字码可被修正
Q 级容错的小程序码，大约 25% 的字码可被修正
H 级容错的小程序码，大约 35% 的字码可被修正
这应该如何理解呢？
例如 H 级容错的小程序码，大约 35 %的字码可被修正。这意味着在最理想情况下，当这个小程序码 35% 的面积被遮挡/损坏，扫码引擎还是能识别出这个小程序码承载的信息。
但是，这 35% 被破坏的面积，不能是定位图案和功能性数据，必须是纯编码区，而且错误的区域还要分布得刚刚好，条件是非常苛刻的。
所以，这里的百分数是一个非常理想的数据，实际测试的结果会比这个百分数稍微低一些。
不过现阶段，当我们通过官方 API 文档去请求一张小程序码图片时，暂时不用（或者说未能）指定期望生成的是哪种版本、哪个容错级别的小程序码，微信后台会帮开发者自动选择。
麻雀虽小，五脏俱全。
小程序码有两个 logo 区域，分别是中间的自定义 logo 区和右下角的官方 logo 区，灰色的区域是小程序码的数据编码区，其它彩色区域是小程序码的功能性数据（主要包括版本、纠错等信息）。
至于具体如何对应，由于微信官方暂时尚未对外公开，所以这里也要先保密一下哦 ：）
小程序码这朵「菊花」是如何绽放的呢？主要有以下几个步骤：
1. 定位点
首先确定 3 个定位点和右下角的官方 logo 区，经过第一步小程序码的大小也随着确定。
2. 信息编码区
编码的过程，主要是把原始信息（例如某个小程序的首页）转化成计算机能识别的语言——二进制序列（例如 0110...110）的过程。
听起来是不是有点抽象？你可以这么理解，六个月大的婴儿吃不了大米，但是我们可以把大米砸碎研磨变成米浆米糊，这样他就可以食用消化的，原理是差不多的，大而化小 ：）
编码完的下一步是加纠错码。
这个过程有点复杂，这里我也尝试用大家能听懂的语言给大家解释一下。
假设，桌子上先是放了 100 个生鸡蛋（代表上一步已经转换好的二进制序列），然后再加入120 个熟鸡蛋（代表纠错码，具体个数就视纠错率而定了，这里只是一种假设）。
表面上看起来，生鸡蛋和熟鸡蛋并没有太大的区别，但是其实还是有办法能辨别出来的。例如，生鸡蛋由于蛋黄悬浮到鸡蛋中间，重心不稳，无法旋转，而熟鸡蛋是可以旋转的。
经过纠错码这个步骤，数据量变大了（从生熟鸡蛋的例子来看，桌子上的鸡蛋由 100 个变为 220 个），而回到我们上一个步骤，相当于把二进制序列 0110...110 进行了扩展（假设原来 0 和 1 加起来一共有 170 位，经过纠错编码之后就变成了一共 400 位的 1010...101）。
这里需要补充说明的一点是，加纠错码这个阶段不只是让数据量简单地增大。
一旦小程序码的版本、纠错级别确定了，其对应的纠错码都是固定的了，这样解码阶段才能通过对应的规则去消除纠错码，把真正有用的数据保留下来（回到生熟鸡蛋的例子就是只留下生鸡蛋，而把熟鸡蛋排除掉）。
经过信息转换和纠错编码之后，我们得到一串最终的二维码序列，就可以把信息按一定的编码顺序填充到小程序码的编码区域（1对应的是黑色，0对应的是白色）。
填充之后，我们发现小程序上花瓣看起来很不均匀，比如下图：
所以，为了让小程序码的花瓣看起来更加均衡，需要再多做一步操作。
在此之前，我们先来学习一下逻辑异或（XOR，符号是⊕ ）的基本知识，请看下面这个表格。
A ⊕ B ，当 AB 不等时值为1，AB 相等时值为0。A 和同一个 B 经过两次异或操作，结果跟原码相同（A ⊕ B ⊕ B = A）。
3. 掩码操作
将小程序码跟 32 种掩膜（又称「mask」，可依照一定的规则生成）进行异或运算，最终选取效果最佳的作为最终的小程序码。
4. 功能性数据
最后一步是填充功能性数据，最终效果如下：
至此，小程序码就完成了它的绽放过程 ：）
获取小程序码
根据小程序官方开发文档的说明，目前请求生成一个小程序码有两个接口（A 和 B），请求生成小程序二维码有一个接口（C），
这三个接口有什么区别呢？
数量限制：接口 A、C 生成的小程序码和二维码加起来不能超过 10w 个，接口 B 生成的小程序码则数量没有限制
时效性：接口 A、B、C 生成的小程序码/二维码永久有效
页面指定性：接口 A、C 生成的小程序码/二维码可以直接进入指定页面，而接口 B 生成的小程序码需要通过技术开发处理逻辑（通过参数 scene）后才能跳转到其它页面
建议大家优先使用 B 接口去生成二维码，一方面是小程序码始终是比二维码可辨认性高，另一方面没有数量限制，而且技术处理也相对简单。
关于小程序码的样式，现阶段我们主要可以定义以下方面的内容：
小程序码的尺寸
小程序码的射线颜色
自定义 logo 区的图片
由于目前我们只能定义小程序码的射线颜色，无法定义整个小程序码图片的背景颜色。
所以，在声明小程序码射线的颜色这一步，主要有两种思路：
通过设置 line_color 来决定小程序码射线的颜色，不过这个时候最好是确保射线跟背景色（白色）有一定的对比度，降低扫码成本
设置 auto_color 为 true（默认为 false），微信后台会智能根据中间 logo 区域的主色调来确定小程序码射线的颜色。
微信识别小程序码
小程序码识别过程，跟小程序码的生成过程是反过来的，大家可以通过简单的流程图来感受一下。
虽然，目前小程序暂时不支持直接分享到朋友圈，但是越来越多的小程序已经通过尝试将小程序码与业务功能相结合，生成一张可以在朋友圈传播的小程序码，方便其它用户通过长按识别小程序码直接（从朋友圈）进入相应的小程序。
长按识别二维码（或小程序码）在微信下是一个再自然不过的交互了，既然讲到这里，就顺便跟大家简单聊聊长按识码背后的小故事。微信会根据不同的场景采取不同的识别策略，这里主要分为两类：
1. Webview 下长按识别
当微信检测到用户长按识别的时候，会第一时间把当前屏幕截屏，然后去检测屏幕截图是否有小程序码（或二维码）。
如果有，则出现长按识别小程序码（或二维码）的菜单项，点击该菜单项即可跳转到对应的小程序码（或二维码对应的内容）；反之，如果截图里面没有小程序码（或二维码），又或者小程序码（或二维码）图案不完整，则不会有识别结果。
2. 图片查看器下长按识别
假设有人在朋友圈发送了一张包含小程序码（或二维码）的图片，你点击预览小图（这时称图片处于图片查看器中），这个时候也是可以长按识别的，那这个时候就是直接发图去识别！（但不一定是原图哦，这里的策略是非常非常多的，例如这张图片非常大，微信就会先做适当压缩再上传去识别的）
现阶段（2017.8）经过测试发现，在普通场景下，只要微信能长按识别二维码，就也同样能长按识别小程序码；不过在小程序下面，暂时只支持长按识别小程序码哦，长按识别二维码是不支持的。
最后
感谢大家阅读到最后，为了表达我的感激，我决定（再次）把研究过程中遇到过的最好看的小程序码的图片分享给大家 ：）
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