同一網址的 QR Code 為何不同？8 種遮罩及懲罰分數原理
同一個網址交給兩款 QR Code 產生工具，黑白圖案未必一樣。單憑外觀不能判斷哪個有錯，應先解碼，再核對內容。遮罩選擇會影響圖案，錯誤修正等級、符號大小及編碼方式亦會。
本文以常見的正方形 QR Code Model 2 為範圍；不能將這 8 種遮罩及評分方法原封不動套用於 Micro QR 或 rMQR。承接QR Code 錯誤修正等級介紹，以下說明遮罩如何改變圖案，以及它不能解決的問題。
日文原文發布: 2026-06-06
圖案不只由原始資料決定
QR Code 包含資料碼字、錯誤修正碼字，以及定位、時序和校正等功能圖案。直接放入位元而不加遮罩，可能出現大塊同色區域、過長的同色排列，或近似定位圖案的形狀。
圖案中的小方格稱為模組（module）。遮罩按指定條件，把資料碼字、錯誤修正碼字及末端剩餘位元（remainder bits）所在區域的部分方格反轉：黑變白，白變黑。條件不同，即使碼字相同，外觀亦會不同；資料容量和錯誤修正的冗餘量並不會因此增加。
同一方格反轉兩次便回復原值。格式資訊記錄了遮罩編號，讀取端可據此解除遮罩，取回碼字。遮罩並非隨機裝飾，也不是加密方法。
8 種遮罩：先訂清座標方向
座標不包括外圍留白。符號左上角的模組為 (r, c) = (0, 0)；r 是橫行（row）編號，向下遞增，c 是直欄（column）編號，向右遞增。mod 表示取餘數，floor 表示向下取整。符合條件的適用模組才反轉；功能圖案及格式資訊不會被這 8 種資料遮罩反轉。
如表格未能完整顯示，可左右捲動。
| 遮罩編號 | 反轉條件 |
|---|---|
| 0 | (r + c) mod 2 = 0 |
| 1 | r mod 2 = 0 |
| 2 | c mod 3 = 0 |
| 3 | (r + c) mod 3 = 0 |
| 4 | (floor(r / 2) + floor(c / 3)) mod 2 = 0 |
| 5 | ((r × c) mod 2 + (r × c) mod 3) = 0 |
| 6 | (((r × c) mod 2 + (r × c) mod 3) mod 2) = 0 |
| 7 | (((r + c) mod 2 + (r × c) mod 3) mod 2) = 0 |
自動選擇會評估全部 8 個候選圖案，取懲罰分數最低的結果。有些程式庫容許手動指定遮罩，須與自動評分的結果分開理解。只要正確套用於同一組碼字，不同遮罩仍然可以解碼出相同內容。
候選格式資訊要在評分前寫入
編碼會先選擇數字、英數字或位元組等模式及版本，建立資料與錯誤修正碼字，再配置功能圖案和碼字。Nayuki 的公開實作隨後按以下次序比較遮罩：
- 套用一個候選遮罩。
- 寫入該候選遮罩的格式資訊。
- 對整個符號評分，包括功能圖案。
- 撤銷該次反轉，繼續比較下一個候選。
- 套用獲選遮罩，並寫入最終格式資訊。
被反轉的範圍，不等於被評分的範圍。計算黑色比例時，符號外圍留白不計入模組總數。讀取端從格式資訊取得編號，毋須重新比較所有候選分數。
即使網址相同，錯誤修正等級、版本、分段和編碼選擇，亦可能令加遮罩前的排列不同。實作細節也會影響評分。外觀有別，不足以證明其中一個是假碼，或內含不同資料。
N1：連續同色的橫行與直欄
同色連續區段長度 L≥5 時，加 3 + (L − 5) 分。橫行、直欄都要計算，白色區段亦包括在內。5 格是 3 分、6 格是 4 分、7 格是 5 分，並非每 5 格另開一組。
11111 → 3 分
111111 → 4 分
0000000 → 5 分1 代表黑色，0 代表白色。這些只是局部計分例子，不是整個 QR Code 的總分。
N2：同色 2×2 方塊，包括重疊部分
每個同色 2×2 方塊加 3 分，重疊的方塊也要計算。同色 3×3 正方形包含 4 個 2×2 方塊，單計 N2 就是 12 分。同色 a×b 長方形內有 (a−1)(b−1) 個這類方塊。
N2 與 N1 獨立計分再相加。同一區域符合多項規則，並不是錯誤重複計分。
N3：近似定位圖案的排列
這項規則檢查橫行和直欄中黑、白、黑、白、黑的連續長度比 1:1:3:1:1，同時考慮周邊白色空間。以 1 個模組為基本寬度，例子包括 00001011101 及 10111010000；每次符合條件的偵測加 40 分。不能只見到中間的 1011101，不理周邊情況就計分。
以上短例並非完整 N3 實作。Nayuki 亦處理按比例放大的連續長度，以及符號邊界的白色空間；ZXing 的 MaskUtil 則檢查 7 格核心排列及相鄰 4 格白色模組。周邊、邊界及重疊偵測的處理不同，兩個程式庫未必得出相同分數。
N4：黑色比例與四項規則的總分
在 ZXing 的實作中，D 是黑色模組數，T 是不包括外圍留白的模組總數，計分式為 10 × floor(abs(20D − 10T) / T)，abs 表示絕對值。21×21 符號的 T=441：D=220 得 0 分，D=250 得 10 分，D=280 得 20 分。不要先將比例四捨五入至整數百分比才計分。
遮罩選擇看 N1 至 N4 的總和，不是單看黑白比例是否最接近 50%。符號邊長是奇數，因此黑白模組不可能剛好各佔一半。
遮罩不會改變資料量或錯誤修正的冗餘量；白色較多，不代表資料較少或較稀疏。分數是用來比較圖案，並不是在某種印刷、光線或相機條件下實測的掃描成功率。
標誌、留白和印刷問題，不能只靠換遮罩
Model 2 符號四邊均須保留至少 4 個模組寬的留白區（quiet zone）。對比不足、邊緣模糊、印刷尺寸過小，或標誌遮蓋功能圖案，都不能單靠另一種遮罩修復。
錯誤修正等級 H 的約 30%，並不代表可以用標誌遮蓋圖片 30% 的面積。Reed–Solomon 碼處理碼字錯誤，大約可修復的比例不能當作安全遮蓋面積。格式資訊另有錯誤保護，但定位圖案、留白或對比受損，可能令辨識及讀取失敗，未到資料錯誤修正的階段便已無法繼續。
應以多部裝置解碼實際輸出，核對還原的文字。若用於印刷，須在最終尺寸、紙張和光線下測試，不能只看螢幕預覽。當模組小得令相機無法分辨邊界，即使懲罰分數低，亦不能保證讀取成功。
分清實際 QR Code 與遮罩示意圖
本文圖版左方的 QR Code 實際編入 https://nandemo-tools.com/。右方 8 個小格子只是遮罩條件示意，並非可掃描的 QR Code。示意中的黑格表示「這個座標符合反轉條件」，不表示最終圖案該格必定為黑色。將兩者分開標示，才不會把裝飾格子誤當成真實編碼資料。
ISO 目錄把 2015 年版列為已撤銷，後繼版本是 2024 年版。本文依公開文件及實作解說，並非按完整標準進行的符合性審核。計分例子只用來解釋指定規則和實作，不能取代完整編碼規格。技術圖版本身也會傳達規則，應一併驗證，而不是只求外觀像 QR Code。
參考資料及來源
編輯說明
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