QR code là gì? Lịch sử, khả năng mã hóa, cấu trúc (Update 2024)

Mã QR code là gì?

Mã QR (Quick Response Code) là một dạng mã vạch hai chiều (2D) được biểu diễn dưới dạng ma trận các ô vuông đen và trắng đặt xen kẽ lẫn nhau. Mã này có khả năng lưu trữ một lượng lớn thông tin đa dạng, từ văn bản đơn giản, số điện thoại, địa chỉ email, URL website, đến các dữ liệu phức tạp hơn như hình ảnh, video hoặc thậm chí là các tệp tin.

Tại Việt Nam, mã QR cũng đang ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực thanh toán di động và tiếp thị kỹ thuật số. Theo số liệu từ Ngân hàng Nhà nước Việt Nam: Năm 2023, thanh toán không dùng tiền mặt qua kênh điện thoại di động tăng 61% về số lượng và 77% về giá trị, qua phương thức QR Code tăng tương ứng 172% và 74% so với năm 2022.

Lịch sử phát triển của QR code

Xuất hiện vào thập niên 90, mã QR đã trải qua một chặng đường dài để trở thành công cụ phổ biến như ngày nay. Cùng tìm hiểu về nguồn gốc, quá trình phát triển và những cột mốc quan trọng trong lịch sử của mã QR.

• Khởi nguồn từ ngành công nghiệp ô tô

Năm 1994, tại Nhật Bản, một nhóm kỹ sư của Denso Wave, công ty con của Toyota, đứng đầu là Masahiro Hara, đã phát minh ra mã QR. Mục tiêu ban đầu của họ là tạo ra một giải pháp theo dõi các bộ phận ô tô trong quá trình sản xuất một cách nhanh chóng và chính xác hơn so với mã vạch truyền thống. Lấy cảm hứng từ bàn cờ vây, những ô vuông đen trắng của mã QR ra đời, mang theo khả năng lưu trữ thông tin vượt trội, lên đến 7089 ký tự số hoặc 4296 ký tự chữ và số, tương đương với một trang văn bản A4.

• Bước ngoặt với sự phát triển của điện thoại thông minh

Tuy nhiên, phải đến những năm 2000, với sự bùng nổ của điện thoại thông minh và công nghệ camera, mã QR mới thực sự tỏa sáng. Năm 2002, Sharp Corporation ra mắt chiếc điện thoại di động đầu tiên (SHARP J-SH09) tích hợp khả năng quét mã QR. Sự kiện này đã mở ra một kỷ nguyên mới cho mã QR, biến nó từ một công cụ công nghiệp đơn thuần trở thành một cầu nối tương tác giữa thế giới thực và thế giới số.

• Thăng hoa trong đại dịch COVID-19

Đại dịch COVID-19 đã đẩy nhanh quá trình chuyển đổi số trên toàn cầu và mã QR cũng không ngoại lệ. Với khả năng truyền tải thông tin không tiếp xúc, mã QR đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc phòng chống dịch bệnh, từ việc khai báo y tế đến thanh toán không dùng tiền mặt. 

Theo số liệu từ mạng lưới VisaNet năm 2021: Thanh toán qua mã QR đã tăng vọt trong đại dịch, đặc biệt trong các giao dịch hàng ngày như thanh toán hóa đơn (71%), mua sắm trong lĩnh vực bán lẻ (58%) và tại siêu thị (57%).

Khả năng mã hóa ký tự

Khả năng mã hóa của QR code phụ thuộc vào chế độ mã hóa được sử dụng và loại dữ liệu được lưu trữ. QR code hỗ trợ bốn chế độ mã hóa chính: Số (Numeric), chữ và số (Alphanumeric), byte (Byte), và Kanji. Mỗi chế độ có khả năng mã hóa một số lượng ký tự khác nhau và có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Chế độ số (Numeric)

Chế độ số chỉ cho phép mã hóa các ký tự số từ 0 đến 9. Đây là chế độ mã hóa hiệu quả nhất, cho phép mã QR lưu trữ tối đa 7089 ký tự số.

• Ưu điểm: Dung lượng lưu trữ lớn, lý tưởng cho các thông tin định lượng như số điện thoại, số seri sản phẩm, mã đơn hàng, v.v.
• Nhược điểm: Chỉ hỗ trợ ký tự số, không phù hợp với các dữ liệu chứa chữ cái hoặc ký tự đặc biệt.

Chế độ chữ và số (Alphanumeric)

Chế độ chữ và số cho phép mã hóa các ký tự số, chữ cái in hoa (A-Z), và một số ký tự đặc biệt giới hạn (dấu cách, $, %, *, +, -, ., /, :).

• Ưu điểm: Hỗ trợ cả số và chữ, phù hợp với các thông tin như URL trang web, địa chỉ email, mã sản phẩm ngắn, v.v.
• Nhược điểm: Dung lượng lưu trữ thấp hơn chế độ số, tối đa 4296 ký tự.

Chế độ byte (Byte)

Chế độ byte là chế độ linh hoạt nhất, cho phép mã hóa bất kỳ ký tự nào trong bảng mã ISO-8859-1, bao gồm cả chữ cái thường, chữ có dấu và các ký tự đặc biệt khác.

• Ưu điểm: Hỗ trợ đa dạng ký tự, phù hợp với các thông tin phức tạp như đoạn văn bản, địa chỉ đầy đủ, v.v.
• Nhược điểm: Dung lượng lưu trữ thấp nhất, tối đa 2953 ký tự.

Chế độ Kanji (Kanji mode)

Chế độ Kanji (Kanji mode) được thiết kế đặc biệt để mã hóa các ký tự Kanji trong tiếng Nhật. Chế độ này có thể lưu trữ tối đa 1817 ký tự Kanji.

Bảng so sánh các chế độ mã hóa

Dưới đây là bảng so sánh chi tiết về các chế độ mã hóa của mã QR, bao gồm ký tự được hỗ trợ và số ký tự tối đa có thể mã hóa:

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng mã hóa của mã QR

Khả năng lưu trữ thông tin của mã QR bị giới hạn bởi một số yếu tố chính:

• Chế độ mã hóa: Như 4 chế độ mã hóa Numeric, Alphanumeric, Byte, Kanji mà Thế Giới Mã Vạch đã trình bày bên trên.
• Mức độ sửa lỗi: QR code có khả năng tự sửa lỗi, cho phép nó vẫn đọc được ngay cả khi bị hư hỏng một phần. Tuy nhiên, mức độ sửa lỗi càng cao, dung lượng lưu trữ dữ liệu càng giảm.
• Kích thước mã QR: Kích thước mã QR càng lớn, càng chứa được nhiều thông tin hơn. Tuy nhiên, kích thước quá lớn có thể gây khó khăn cho việc quét và in ấn.
• Loại dữ liệu: Các loại dữ liệu khác nhau có thể yêu cầu các chế độ mã hóa khác nhau và ảnh hưởng đến dung lượng lưu trữ.

Sau khi hiểu rõ về khả năng mã hóa đa dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng mã hóa của mã QR, tiếp theo đây, Thế Giới Mã Vạch sẽ cùng bạn đi sâu hơn để khám phá cấu trúc bên trong của loại mã vạch thông minh này. Cấu trúc độc đáo này chính là yếu tố giúp mã QR có thể chứa lượng thông tin lớn và được đọc một cách nhanh chóng và chính xác

Cấu trúc mã QR

Đằng sau vẻ ngoài đơn giản của mã QR là một cấu trúc tinh vi, được thiết kế tỉ mỉ để đảm bảo khả năng quét nhanh, chính xác và độ tin cậy cao. Mỗi thành phần trong cấu trúc này đều đóng một vai trò quan trọng, từ việc định vị mã đến lưu trữ và bảo vệ dữ liệu.

Mẫu tìm kiếm (Finder Pattern)

Mẫu tìm kiếm là ba hình vuông lớn nằm ở ba góc của mã QR, mỗi hình vuông bao gồm một hình vuông nhỏ hơn ở trung tâm.
Cấu trúc lồng nhau này tạo ra tỷ lệ tương phản đặc trưng (1:1:3:1:1), giúp thiết bị quét dễ dàng phân biệt mẫu tìm kiếm với các vùng khác của mã, ngay cả khi mã bị xoay hoặc nghiêng.

Mẫu căn chỉnh (Alignment Pattern)

Mẫu căn chỉnh là các hình vuông nhỏ hơn, nằm rải rác trong vùng dữ liệu của mã QR. Số lượng và vị trí của các mẫu căn chỉnh phụ thuộc vào phiên bản của mã QR (từ phiên bản 2 trở lên). Nhờ các mẫu căn chỉnh, thiết bị quét có thể xử lý các biến dạng hình học như méo mó, nghiêng, hoặc co giãn, đảm bảo quá trình đọc mã diễn ra trơn tru.

Mẫu đồng bộ (Timing Pattern)

Mẫu đồng bộ là hai đường kẻ, một nằm ngang và một nằm dọc, giao nhau tại góc trên bên trái của mã QR (gần mẫu tìm kiếm). Các ô vuông đen và trắng xen kẽ trên mẫu đồng bộ giúp thiết bị quét xác định kích thước của mỗi mô-đun, từ đó đọc chính xác dữ liệu được mã hóa.

Vùng yên tĩnh (Quiet Zone)

Vùng yên tĩnh là một vùng trống, thường có màu trắng, bao quanh mã QR.

• Vùng yên tĩnh tối thiểu bằng 4 mô-đun, giúp thiết bị quét phân biệt rõ ràng giữa mã QR và môi trường xung quanh.
• Việc đảm bảo vùng yên tĩnh đủ rộng là rất quan trọng để tránh tình trạng mã QR bị đọc nhầm hoặc không đọc được.

Thông tin định dạng (Format Information)

Thông tin định dạng là một phần quan trọng của mã QR, chứa các thông số về mức độ sửa lỗi và mặt nạ dữ liệu được sử dụng. 

• Mức độ sửa lỗi quyết định khả năng khôi phục dữ liệu nếu mã bị hư hỏng hoặc mờ.
• Mặt nạ dữ liệu giúp tối ưu hóa khả năng quét bằng cách giảm thiểu sự xuất hiện của các mẫu gây nhiễu.

Nhờ thông tin định dạng, thiết bị quét có thể giải mã dữ liệu một cách chính xác, ngay cả khi mã QR bị hư hỏng một phần.

Thông tin phiên bản (Version Information)

Thông tin phiên bản chỉ ra mã QR thuộc phiên bản nào, từ 1 đến 40. Mỗi phiên bản có kích thước khác nhau, từ 21×21 mô-đun (phiên bản 1) đến 177×177 mô-đun (phiên bản 40). Thông tin phiên bản giúp thiết bị quét xác định kích thước và cấu trúc của mã QR, từ đó đọc dữ liệu một cách chính xác.

Dữ liệu và mã sửa lỗi (Data and Error Correction Codewords)

Dữ liệu và mã sửa lỗi là hai thành phần không thể thiếu của mã QR.

• Dữ liệu là thông tin thực tế được mã hóa trong mã, có thể là văn bản, số, liên kết website hoặc bất kỳ loại dữ liệu nào khác (trừ hình ảnh, thường được biểu diễn dưới dạng liên kết).
• Mã sửa lỗi là các bit dữ liệu bổ sung được tạo ra dựa trên thuật toán Reed-Solomon, giúp phát hiện và sửa chữa các lỗi có thể xảy ra trong quá trình quét hoặc in ấn mã QR. Tỷ lệ mã sửa lỗi càng cao, khả năng khôi phục dữ liệu càng lớn, nhưng đồng thời cũng làm giảm dung lượng lưu trữ của mã.

Tiêu chuẩn mã QR

Để đảm bảo tính tương thích, độ tin cậy và khả năng quét trên toàn cầu, mã QR tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc tế được thiết lập bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC). Tiêu chuẩn cốt lõi chi phối mã QR là ISO/IEC 18004, đã được cập nhật lần cuối vào năm 2006. Phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn này là ISO/IEC 18004:2015. Tiêu chuẩn này đưa ra các quy định chi tiết về cấu trúc, kích thước, dung lượng lưu trữ, mức độ sửa lỗi và các khía cạnh kỹ thuật khác của mã QR.

Việt Nam có tiêu chuẩn quốc gia về mã QR là TCVN 7322:2009 (chấp nhận tiêu chuẩn ISO/IEC 18004:2006). Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo mã QR được quét và giải mã chính xác bởi mọi thiết bị trên toàn thế giới mà còn tạo ra một “ngôn ngữ chung” cho việc trao đổi thông tin kỹ thuật số, thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng mã QR trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Các yếu tố quan trọng trong tiêu chuẩn mã QR bao gồm:

• Cấu trúc dữ liệu và các chế độ mã hóa
• Kỹ thuật sửa lỗi và các mức độ sửa lỗi
• Kích thước và phiên bản của mã QR
• Mẫu tìm kiếm, mẫu căn chỉnh và vùng yên tĩnh
• Định dạng dữ liệu và quy trình mã hóa/giải mã
• Các yêu cầu về chất lượng in ấn

Các mức độ sửa lỗi của QR code

Mã QR (Quick Response Code) được tích hợp khả năng sửa lỗi, cho phép khôi phục dữ liệu ngay cả khi mã bị hư hỏng một phần. Tiêu chuẩn ISO/IEC 18004 định nghĩa bốn mức độ sửa lỗi (Error Correction Level – ECL) cho mã QR gồm L, M, Q, H.

Mức L (Low)

Mức L cung cấp khả năng sửa lỗi khoảng 7%, nghĩa là mã QR có thể khôi phục dữ liệu nếu tối đa 7% nội dung bị hư hỏng.

• Ưu điểm: Dung lượng lưu trữ dữ liệu lớn nhất trong bốn mức.
• Nhược điểm: Khả năng chịu lỗi thấp, chỉ phù hợp với các môi trường ít rủi ro hư hỏng như in ấn chất lượng cao, quét trong điều kiện lý tưởng.
• Ứng dụng: Thường được sử dụng cho các mã QR chứa thông tin đơn giản, ít quan trọng hoặc được in trên các bề mặt ít bị tác động.

Mức M (Medium)

Mức M cung cấp khả năng sửa lỗi khoảng 15%, cho phép mã QR khôi phục dữ liệu ngay cả khi 15% nội dung bị ảnh hưởng.

• Ưu điểm: Cân bằng giữa dung lượng lưu trữ và khả năng chịu lỗi.
• Nhược điểm: Dung lượng lưu trữ thấp hơn mức L, khả năng chịu lỗi chưa cao.
• Ứng dụng: Phù hợp với các mã QR chứa thông tin quan trọng hơn, được sử dụng trong môi trường có thể xảy ra hư hỏng nhẹ.

Mức Q (Quartile)

Mức Q nâng khả năng sửa lỗi lên 25%, giúp mã QR “sống sót” qua những tổn hại đáng kể.

• Ưu điểm: Khả năng chịu lỗi tốt, dung lượng lưu trữ vẫn chấp nhận được.
• Nhược điểm: Dung lượng lưu trữ thấp hơn mức M.
• Ứng dụng: Thích hợp cho các mã QR chứa thông tin quan trọng, được sử dụng trong môi trường có thể xảy ra hư hỏng vừa phải, như quảng cáo ngoài trời, bao bì sản phẩm.

Mức H (High)

Mức H là mức sửa lỗi cao nhất, đạt tới 30%, cho phép mã QR được quét thành công ngay cả khi gần một phần ba nội dung bị hư hỏng.

• Ưu điểm: Khả năng chịu lỗi vượt trội, đảm bảo dữ liệu được truy xuất chính xác trong hầu hết mọi tình huống.
• Nhược điểm: Dung lượng lưu trữ thấp nhất trong bốn mức.
• Ứng dụng: Lý tưởng cho các mã QR chứa thông tin cực kỳ quan trọng, được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt hoặc có nguy cơ hư hỏng cao, như mã QR trên các thiết bị công nghiệp, thẻ bảo hành, hoặc các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao.

Việc lựa chọn mức độ sửa lỗi phù hợp không chỉ giúp đảm bảo dữ liệu trong mã QR luôn an toàn mà còn tối ưu hóa dung lượng lưu trữ và kích thước của mã. Bằng cách hiểu rõ về các mức độ sửa lỗi và ứng dụng của chúng, bạn có thể tạo ra những mã QR hiệu quả và đáng tin cậy, đáp ứng tốt nhất nhu cầu sử dụng của mình.

Hãy nhớ rằng, không phải lúc nào cũng cần đến mức sửa lỗi cao nhất. Đôi khi, một mức độ sửa lỗi thấp hơn có thể là lựa chọn tốt hơn để tiết kiệm không gian và đảm bảo mã QR vẫn hoạt động tốt trong môi trường sử dụng cụ thể. Hãy cân nhắc kỹ lưỡng và lựa chọn thông minh để khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ mã QR!

Hi vọng những thông tin Thế Giới Mã Vạch cung cấp về mã QR sẽ giúp ích cho bạn trong việc lựa chọn và ứng dụng loại mã vạch này hiệu quả hơn. Với những thắc mắc cần giải đáp hoặc tìm kiếm thiết bị in ấn, thiết bị quét mã chuyên dụng, đừng ngần ngại gì mà hãy liên hệ ngay cùng chúng tôi.

Còn ngay sau đây là những câu hỏi mở rộng được nhiều khách hàng của chúng tôi quan tâm về mã QR mà bạn có thể tìm hiểu thêm để hiểu rõ hơn nữa về chúng.

Các câu hỏi được quan tâm

1. Mã QR có an toàn không?

Mã QR về cơ bản là một công cụ an toàn để lưu trữ và chia sẻ thông tin nhờ khả năng không chứa trực tiếp dữ liệu nhạy cảm, khả năng sửa lỗi cao và tính linh hoạt trong ứng dụng. Tuy nhiên, người dùng cần cảnh giác với các rủi ro tiềm ẩn như liên kết độc hại, lừa đảo QRishing và mã QR bị thay đổi. Để đảm bảo an toàn, hãy chỉ quét mã QR từ nguồn tin cậy, kiểm tra liên kết trước khi truy cập, cẩn trọng với việc cung cấp thông tin cá nhân, sử dụng phần mềm bảo mật và tránh các mã QR đáng ngờ. Tóm lại, mã QR là một công cụ hữu ích nhưng đòi hỏi người dùng sử dụng một cách thông minh và có ý thức bảo vệ bản thân.

2. Làm thế nào để tạo mã QR?

Bạn có thể tạo mã QR bằng nhiều cách khác nhau, phù hợp với nhu cầu và thiết bị của mình. Dưới đây là một số phương pháp phổ biến:

• Tạo mã QR trực tuyến thông qua các website có cung cấp dịch vụ tạo mã QR miễn phí hoặc trả phí. 
• Tạo mã qua các ứng dụng trên di động (cả iOS và Android).
• Thực hiện tạo mã QR bằng phần mềm Bartender cài đặt trên máy tính.
• Cũng có thể dùng các trang mạng xã hội để tạo mã QR (Facebook, Instagram).

Để biết chi tiết về từng bước thực hiện, bạn có thể tham khảo tài liệu “Các cách tạo mã QR hiệu quả”.

3. Mã QR có thể lưu trữ được bao nhiêu thông tin?

Dung lượng lưu trữ của mã QR không cố định mà phụ thuộc vào phiên bản, chế độ mã hóa và mức độ sửa lỗi. Phiên bản càng cao, dung lượng càng lớn. Chế độ số có dung lượng lớn nhất, tiếp theo là chữ và số, byte và Kanji. Mức độ sửa lỗi cao giúp tăng khả năng phục hồi dữ liệu nhưng lại giảm dung lượng lưu trữ. Nhờ sự linh hoạt này, mã QR có thể lưu trữ từ vài chục đến hơn một nghìn ký tự, đáp ứng nhu cầu lưu trữ và truyền tải nhiều loại dữ liệu khác nhau.

4. Mã QR được sử dụng ở đâu?

Mã QR được sử dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau, bao gồm:

• Marketing và quảng cáo: Sử dụng mã QR trên các ấn phẩm quảng cáo, tờ rơi, biển hiệu để dẫn người dùng đến trang web, video quảng cáo hoặc ưu đãi đặc biệt.
• Thanh toán và thương mại điện tử: Quét mã QR để thanh toán nhanh chóng và tiện lợi tại các cửa hàng, quán ăn, siêu thị,…
• Du lịch và khách sạn: Sử dụng mã QR để cung cấp thông tin về các điểm tham quan, hướng dẫn du lịch, đặt phòng khách sạn, mua vé máy bay,…
• Chăm sóc sức khỏe và y tế: Sử dụng mã QR để lưu trữ hồ sơ bệnh án, kết quả xét nghiệm, thông tin thuốc,… giúp tra cứu và chia sẻ thông tin y tế một cách nhanh chóng và bảo mật.
• Giáo dục và đào tạo: Sử dụng mã QR trong sách giáo khoa, tài liệu học tập để cung cấp thêm thông tin, video bài giảng, bài tập tương tác,…
• Sản xuất và hậu cần: Sử dụng mã QR để theo dõi quá trình sản xuất, vận chuyển và lưu kho hàng hóa.
• Và các lĩnh vực khác như bất động sản, nghệ thuật, nông nghiệp,…

Mã QR ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ tính tiện lợi, dễ sử dụng và khả năng kết nối thế giới thực với thế giới kỹ thuật số.

Để khám phá sâu hơn về các ứng dụng cụ thể của mã QR trong từng lĩnh vực, bạn có thể tham khảo tài liệu “Top các ứng dụng của QR code hiệu quả, sáng tạo nhất?” của Thế Giới Mã Vạch.