大型立体美观二维码在公共空间设计中的应用

颜语嵩 辽宁科技大学建筑与艺术设计学院环境设计专业本科在读

目前，二维条码在人们的日常生活中应用广泛，已渗透到线上线下购物、商品防伪追踪、物流管理和广告等领域。但是，二维条码的最初设计目的是生产流程中的部件管理，因而其图案设计以便于机器识别为主要目的，导致其外观不美观，也难以从外观获得其内在嵌入信息的提示。研究表明，美观和彩色的二维条码更加吸引用户的注意，从而获得更多的扫码机会。在很多大型展会和商场，设置具有艺术效果的二维码，不仅有利于增加展会的气氛，而且有利于增加二维码的扫码机会。

1 美观二维条码的研究进展

二维条码最早用于生产流程中的器件管理，从而具有便于机器识读的黑白二色。目前，二维条码的应用领域已扩展至大众生活中，人的视觉系统和手机是二维条码的观察主体。为了增加二维条码的美观度和艺术效果，现有的设计从图案和色彩2 个角度出发，大致可以分为以下几类[1，2]。一是基于纠错能力的美化。二维条码具有一定的纠错能力，如H 版本的能纠正大约30%的错误，利用这一特性可以将二维条码的中心部分替换为图案，只要图案尺寸足够小就不会影响二维条码的解码。这是早期的设计方案，其缺陷是图案只能占据二维条码中心的小区域。二是基于模块调制的方案。其基本思路是缩小模块的尺寸，使得模块的外围像素体现背景图案的色彩，模块内部的像素体现模块本身的颜色。这样背景图案的尺寸可以达到二维条码的尺寸，具有更好的视觉效果。三是基于冗余码字的方案。这类方案的特点是不牺牲纠错能力，而利用了二维条码中的冗余码字（不包含有用信息），将冗余码字对应的模块替换为背景图案颜色。该方案利用色彩带来的冗余信息来展现背景图案信息，同时保证将其灰度化后不影响使用标准解码器解码二维码。四是3D 打印二维码。该方案利用3D 模型本身光照的不均匀性，生成暗色和亮色，从而适合3D 打印模型。上述设计方案提供了美观彩色二维条码的设计技术，但是限于小尺寸的二维码，即尺寸在0.1m 左右，没有考虑将二维条码用于公共空间设计这一特殊场景。针对该问题，我们提出如下针对公共空间设计的大型美观二维条码方案。

2 用于公共空间的大型美观二维码

用于公共空间的大型美观二维码，主要是指尺寸在1m 至几米的大型景观二维码，且以视觉冲击效果为设计因素之一，一般用于室内外场景的布置，如大型展会、商场、商家促销布置等。其景观设计内容，主要涉及立体二维条码的设计、加工制作、陈设3 个方面。

2.1 设计

与普通美观二维条码不同，大型美观二维条码是三维码，模块是立体的，如立方体或者圆球，从而其设计方法必须考虑三维特征。为简化设计，我们将三维码的设计分解为正面的二维美观条码设计和立体设计两步。正面的美观条码设计方案采用常见的（第一节所述）美观二维条码设计工具设计，获得一个二维美观码。接着，用模块的立体形状来替换二维条码的模块，在三维设计软件中获得三维码。我们开发了基于Matlab 和Python 工具的三维码设计工具。在三维码的中央部分预留出中心区域，用于放置主题模型或者图片，这类似于在二维码的中心部分预留出美观图案的位置。

2.2 加工制作

根据模块的厚度，选择不同的加工形式。对于小规模的三维码，普通的3D 打印可以打印出模块形状，框架采用3D 打印或者亚克力雕刻成型[3]。对于中等规模的但厚度较薄的三维美观码，我们采用双色亚克力雕刻技术，利用CNC 雕刻机或激光雕刻机获得双色二维码。对于大型且厚度较厚的美观三维码，需要首先制作每个模块的面，由面构建模块，最后装嵌到框架上。

2.3 陈设

依照目的的不同，美观码的陈设方式不同。例如，为了商家促销设计的美观立体二维码，可以陈列在商家店面前，并吸引顾客使用二维码中心部分作为头像，拍摄美观二维码照片，这样同时也传播了商家的二维条码。对于展会入口，可将立体二维条码陈列在背景墙或者背景屏前，由于立体二维条码模块的周围部分是镂空的，这样观察者从前视图看到的是以背景墙上的图案为图像的美观三维码。为方便扫码，应保证有足够的光照射到三维码的前面板。

3 结语

针对公共空间内大型二维条码的设计问题，在回顾普通彩色美观二维条码技术的基础上，提出了三维美观二维条码的方案。并针对三维美观二维条码的设计、加工制作和陈设问题，探讨了解决方案。使用大型的三维美观二维条码，具有较强的视觉冲击力，适用于大型展会、博览会、商场和公共场所。