QRcode

コールサインだけをエンコード(圧縮)/デコード(伸長)する事にする。 FT8に習って、３７✕３６✕１０✕２７✕２７✕２７ の6文字が対象。 プログラミング言語は、最近やり始めたemacs lispとしましょう。

ASCII文字と数字、それとブランクの表現(本来ならスペースだけど、_ にしと く)を、固有の数値に割り当て。どう割り当ててもよい。そう、昔の大型コン ピュータでは、EBCDCICという変なわりあてが使われていた。ddコマンドにそ の片鱗が残っている。これは、昔のタイプライターのキー配置をそのまま、採 用した為らしい。

キーボードの配置は、合理的になっていない。幾つか提案が有ったみたいだけ ど、昔のよしみで、不合理な配列が健在である。また、脱線したな。

今ならASCIIだな。数字を先にする？ ブランクはどうする？ 悩み所だ。 えいやっと

_ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789

と言う並びにする。このインデックス番号を、スペシャル文字コードとしよう。 並びに意味はないので、アルファベット・グループ内及び、数字グループ内で、 配置を入れ替えれば、換字暗号っぽくなるぞ。

elispなんで癖強だ。インデックス番号(私製のキャラクターコード)を与えて文字を引き出す方法

ELISP> (elt "abcdefg" 0)
97 (#o141, #x61, ?a)
ELISP> (elt "abcdefg" 5)
102 (#o146, #x66, ?f)
ELISP> (elt "abcdefg" 10)
 *** Eval error ***  Args out of range: "abcdefg", 10

次は、逆に、文字を与えて、インデックス番号を引き出す方法。

ELISP> (with-temp-buffer
         (erase-buffer)
         (insert "abcdefg")
         (beginning-of-buffer)
         (search-forward "b"))
3 (#o3, #x3, ?\C-c)
ELISP> (with-temp-buffer
         (erase-buffer)
         (insert "abcdefg")
         (beginning-of-buffer)
         (search-forward "x"))
 *** Eval error ***  Search failed: "x"

goshだと綺麗なんだけどね。emacsはあくまでeditorなんで、ターゲットはバッ ファー相手にならざるを得ない。search-forardを探ったら秘密の関数が見付 かるかと思ったけど、主流は正規表現関係ばかりだった。諦めろ。

gosh$ (string-scan "abcdefg" "c")
2

でも良く使う演算だよな。それが無いっておかしい。駄目元と思って、正規表現を試したら、これ使えるじゃん。何事も果敢に挑戦 する事だな。

ELISP> (string-match "c" "abcdefg")
2 (#o2, #x2, ?\C-b)
ELISP> (string-match "x" "abcdefg")
nil

Emacs Lisp の文字列操作まとめ こういう便利なまとめは、ありがたく利用さ せて頂くこと。

ELISP> (apply 'string (reverse (append "abcdef" nil)))
"fedcba"

早速、役立ちそう。ああ、concat は、自由度が高いから、こういう技は不要 かな。まあ、引き出しが増えるって事は好だな。

要素技術の予習が出来たので、コードを作成。

;; encode/decode call sign

(defconst tbl "_ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789")
(defconst lmt '((0 . 36) (1 . 36) (27 . 36) (0 . 26) (0 . 26) (0 . 26)))

(defun dgt (i)
  (let ((bw (elt lmt i)))
    (1+ (- (cdr bw) (car bw)))))

(defun encode (cs) ;; call sign -> number
  (let ((rv 0)
        (c 0))
    (dotimes (i (length cs))
      (setq c (string-match (char-to-string (elt cs i)) tbl))
      (if (= i 2)
          (setq c (- c 27)) c)
      (if (= i 0)
          (setq rv c)
        (setq rv (+ (* rv (dgt i)) c))))
    rv))

(defun decode (num) ;; number -> call sign
  (let ((rv "")
        (w 0)
        (i 5))
    (while (<= 0 i)
      (setq w (dgt i))
      (if (= i 2)
          (setq rv (concat (char-to-string (elt tbl (+ (% num w) 27))) rv))
        (setq rv (concat (char-to-string (elt tbl (% num w))) rv)))
      (setq num (/ num w))
      (setq i (- i 1)))
    rv))

本当は、コールサインの妥当性を調べる必要が有る。そんなの正規表現で出来 るよ。でも、emacsのそれは、特殊だからなあ。そもそもhaskellに触れてから は、すっかり正規表現が嫌いになった。正規表現が許されるのは、せいぜい sed か awk ぐらいまででしょう。

そんな事で、is-number とか is-alpha ぐらいは出来るように、lmt と言うのを用意 してる。それぞれの桁で許されるコード範囲を保持させた。これを元にチェッ ク関数を作成すればいいんだけど、ものぐさなんでサボってしまった。

その変わり、dgtという関数で、これを利用させてもらった。桁の重みを算出 してる。

ELISP> (encode "999ZZZ")
262374389 (#o1750701765, #xfa383f5)
ELISP> (log 262374389 2)
27.967051660968128
ELISP> (log (encode "JA1FG_") 2)
26.082937828775353

まずは、一番の目的である、圧縮が出来ているかだ。私製コードで一番最大に なるコールサインもどきを計算。それを、2進数で表現するには何ビット必要 か確認。確かに28Bitあれば十分となった。

JA1FGさんは、オイラーが昔お世話になった方。送信機の設計と制作なんて本 を、穴のあく程読み込んで、TVの水平偏向管を終段にして、送信機を作ったよ。 勿論、その球は、ガベコレしてきたものだけどね。

ELISP> (decode (encode "JG9QRZ"))
"JG9QRZ"
ELISP> (decode (encode "JA1FG_"))
"JA1FG_"
ELISP> (decode (encode "_K1JT_"))
"_K1JT_"

次は、往復ビンタの試験。エンコードで数値に変換して、それをデコードすれ ば元に戻るはず。一応、大丈夫そう。

上記のコードを眺めていて、失敗したなってのが出てきた。それは、 encode/decodeの両ルーチン共、(if (= i 2) …) が有る事。コールサインの 3文字目の数字だけ、別扱いせざるを得なかったので(オフセット数の27を足し たり、引いたりする操作)こうした。

端的に言えば、エィヤァと決めたtblの並びが悪い。

(defconst tbl "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_")

とでも、すべきである。こうしておけば、オフセットが0になるとの、加減が 不要、すなわち特別扱いが不要になる。待て待て、これじゃ今度はアルファベッ ト文字がオフセットを持ってしまうぞ。

(defconst tbl "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_0123456789")

頭の中にカルノー図を描いてみて、これが一番無難そう。

データ構造によって、プログラミング・コードが影響を受けるって言う悪い例 の見本になっちまったな。反省しきりである。

と、計画、実装、チェック、アクションと、PDCAのループを一周しました。 よもや、現役を離れて、PDCAを回すなんて、思いもしなかったよ。

そんな訳で舞台は反転して、pythonです。本家はこちら、 qrcode by pure python

(mypy) [sakae@deb ~]$ qr --help
Usage: qr - Convert stdin (or the first argument) to a QR Code.

When stdout is a tty the QR Code is printed to the terminal and when stdout is
a pipe to a file an image is written. The default image format is PNG.

Options:
  --version             show program's version number and exit
  -h, --help            show this help message and exit
  --factory=FACTORY     Full python path to the image factory class to create
                        the image with. You can use the following shortcuts to
                        the built-in image factory classes: pil, png, svg,
                        svg-fragment, svg-path or pymaging.
  --factory-drawer=FACTORY_DRAWER
                        Use an alternate drawer. For svg-path and svg, use:
                        circle, gapped-circle or gapped-square.
  --optimize=OPTIMIZE   Optimize the data by looking for chunks of at least
                        this many characters that could use a more efficient
                        encoding method. Use 0 to turn off chunk optimization.
  --error-correction=ERROR_CORRECTION
                        The error correction level to use. Choices are L (7%),
                        M (15%, default), Q (25%), and H (30%).
  --ascii               Print as ascii even if stdout is piped.
  --output=OUTPUT       The output file. If not specified, the image is sent
                        to the standard output.

実行例

(mypy) [sakae@deb ~]$ qr --ascii "hello QRcode" > /tmp/z.asc
(mypy) [sakae@deb ~]$ wc /tmp/z.asc
  15   54 1054 /tmp/z.asc
(mypy) [sakae@deb ~]$ cat /tmp/z.asc
                             
                             
    █▀▀▀▀▀█ █ ▄ ▀ █▀▀▀▀▀█    
    █ ███ █ ▀▄█ █ █ ███ █    
    █ ▀▀▀ █ ▀ ▄▄█ █ ▀▀▀ █    
    ▀▀▀▀▀▀▀ ▀▄█▄█ ▀▀▀▀▀▀▀    
    █▄▄▀██▀████ █▀▄▄█▄█▀▀    
     █▄▀▄▄▀ ▀ ▀▄ ▄ ▄▄ █▀▀    
         ▀▀ ▄▀  ▄█▄█▀█ █     
    █▀▀▀▀▀█ █ ▀▄█▄█ █▄█ ▄    
    █ ███ █ ██▄▄▀▄▄▀ ▀ ▀     
    █ ▀▀▀ █     █ ▄██████    
    ▀▀▀▀▀▀▀ ▀▀▀▀▀▀▀          
                            

文字表現でもOKとな。SVGもお勧めかな。

QR コードの概要 本家のデンソーさん

QRコードのしくみ

参考資料 総務省って、なんだかなあのタイトルを付けるな。JRAも使ってるか ら、農水省とでも、タイアップしてみ。それともChatGPTにお願いする？

QR コードを作ろう! (1) QR コードを作ろう! (2) good

仕組みが分かれば、スマホなどいらぬ……ッ！　肉眼のみで解読するQRコード講座

QRコードの符号化・復号アルゴリズム解説