二維條碼尺寸、顏色及印刷工藝對可掃描性與檢測的影響
- 台灣柔版印刷協會
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GS1 的「 2027 日出計劃（Sunrise 2027）」將要求零售銷售點（POS）系統從傳統的一維（1D）條碼過渡到二維（2D）條碼。這一轉變對包裝設計師、印刷商和品牌商提出了新的要求，特別是二維條碼現在必須在編碼更多數據的同時，確保在各種設備和印刷條件下都保持良好的可掃描性。
最近針對二維條碼尺寸、顏色、生成方式以及柔版印刷變數進行的實驗性研究，為成功實施提供了實用的指導。本文綜合了這些研究成果，旨在幫助包裝與印刷專業人員為滿足「 2027 日出計劃」的合規要求做好準備，同時確保條碼性能的穩定可靠。
為什麼「 2027 日出計劃」將改變一切
50 多年來，通用商品條碼（UPC）一直是零售掃描的核心支柱。然而，這一時代即將結束。GS1 的「 2027 日出計劃」確立了一個全球性預期：零售銷售點（POS）和醫療護理點系統都將具備掃描二維條碼的能力，使品牌商能夠將價格、批次、生產日期、保質期以及面向消費者的資訊全部整合在單個條碼符號中。
傳統線性條碼與二維條碼之間的結構差異
二維條碼尺寸：多小才算太小？
對於包裝設計師來說，最緊迫的問題之一是：在確保可靠掃描的前提下，二維條碼的尺寸最小可以做到多少？目前包裝上使用的二維條碼主要用於消費者互動，條碼中通常包含一個網站連結或短網址，引導消費者獲取產品資訊、豐富內容或環保舉措等。這產生的是一個尺寸較小、易於放置在產品上並供消費者掃描的條碼。然而，當加入更多數據（如價格資訊、批次號、重量和物流數據）時，二維條碼的物理尺寸也會隨之增加，這將直接影響為消費品（CPG）公司生產包裝的印刷商。
二維條碼中可以編碼的數據量取決於三個因素：符號版本、編碼的數據類型以及糾錯等級。二維條碼共有 40 個不同的符號版本，以及 4 種不同的糾錯等級。版本 1（Version 1）編碼的數據量最小，其結構為 21 × 21 個點陣。最大的二維條碼版本為版本 40（Version 40），可編碼的數據量最大，其結構為 177 × 177 個點陣。
版本點陣配置示意圖，展示了數據量增加如何導致模組數量增加和物理符號尺寸變大
針對多種二維條碼版本和數據量進行的實驗測試表明，編碼數據量與最小可讀尺寸之間存在明顯的反比關係。 主要發現包括：
低數據量二維條碼（ 21 × 21 和 25 × 25 模組）在物理尺寸小至 4.0～4.5 毫米時，仍能通過檢測。
高數據量二維條碼（最高達 49 × 49 模組）則需要接近 9 毫米的尺寸，才能維持符合 ISO 標準的合格等級。
按點陣數量劃分的最小經驗證二維條碼尺寸（展示了隨數據密度增加而增加的尺寸要求）
生成方式的影響超乎預期
在二維條碼性能中，一個關鍵但經常被忽視的因素是生成該符號所使用的方法。測試顯示，使用設計軟體直接創建的二維條碼，與通過網頁端或符合 GS1 標準的工具生成的二維條碼之間，存在持續的性能差異。在 100 % 縮放比例下，二維條碼的物理尺寸會因生成方式的不同而有所差異。
在線生成的二維條碼在物理尺寸上通常比 Adobe InDesign 中生成的同等模組大小的二維條碼更大，但在縮小尺寸時，在線生成的二維條碼依然保持了更好的可讀性。通過在線工具生成的條碼，尤其是符合 GS1 標準的 GIF 格式版本在所有模組配置下，即使縮小到原始尺寸的 13 %，依然能穩定獲得較高的掃描檢測等級。相比之下，在 Adobe InDesign 中創建的二維條碼在較小尺寸下的性能明顯下降，在縮放比例低於 14～15 % 時，可讀性便開始急劇衰減。
InDesign 生成的二維條碼掃描檢測等級
在線生成的二維條碼掃描檢測等級
在線生成的符合 GS1 標準二維條碼在不同縮放比例下的檢測評級
符合 GS1 標準的二維條碼在較小尺寸下始終能保持符合 ISO 15415 標準的檢測等級，而 InDesign 生成的條碼由於渲染和優化機制的不同，較早出現了檢測失敗的情況。
二維條碼檢測：關鍵的一步
影響二維條碼可讀性主要有以下五個結構和功能要素：
一、空白區（Quiet Zone）
與一維條碼類似，二維條碼四周需要一個空白區以防止掃描儀誤讀。在放置二維條碼時，建議在條碼的四周保留至少四個模組寬度的空白區。
二、尋標圖案（Finder Pattern）
掃描設備利用尋標圖案來識別該符號為二維條碼。這也使設備能夠確定條碼的方向，因此旋轉條碼不會影響其可讀性。
三、定時圖案（Timing Pattern）
用於確定模組的尺寸和數據的位置。
四、對齊圖案（Alignment Pattern，ALP）
確保條碼在發生形變（如從特定角度掃描或貼在彎曲表面上）時仍能被正確讀取。較大的二維條碼會包含更多的對齊圖案以確保精確掃描。
五、格式資訊塊（Format Information Block，FIB）
指定了條碼的結構、版本、糾錯等級和掩模圖形。在生成和放置二維條碼時，不僅要確保這些元素完整存在，在印刷時也必須密切關注這些區域。如果這些區域缺失或印刷不良，將導致二維條碼無法讀取。
二維條碼的檢測與分級
ISO 15415：2024 標準規定了二維條碼符號的測量、評估和分級方法。GS1 條碼的設計旨在滿足這些要求，以確保其在零售 POS 和物流配送中的掃描可讀性和準確性。
條碼符號分級共有八個參數：
一、未使用的糾錯（Unused Error Correction）
測試符號中局部或點狀損壞在多大程度上消耗了糾錯功能所提供的安全冗餘。
二、符號對比度（Symbol Contrast）
測試符號中深色模組和淺色模組之間的反射率差異是否足夠明顯。
三、調製比（Modulation）
測量深淺模組各自反射率的均勻性。諸如網點增大（或減小）以及印刷不均勻等因素，可能會降低模組反射率與全域閾值之間差值的絕對值。
四、反射率邊緣（Reflectance Margin）
測量每個模組與全域閾值相比，被正確識別為深色或淺色模組的清晰程度。網點增大、印刷不均或編碼錯誤均可能降低甚至消除這一安全裕度。
五、軸向非均勻性（Axial Nonuniformity）
測量並評估網格中心距的偏差，同時也測試符號是否存在不均勻的縮放。
六、網格非均勻性（Grid Nonuniformity）
測量並評估網格交叉點與其理想理論位置的最大向量偏差。
七、 固定圖案損壞（Fixed Pattern Damage）
測試尋標圖案、空白區、定時圖案、定位圖案及其他固定圖案的受損情況。
八、譯碼（Decode）
等級為 “ 通過 ” 或 “ 失敗 ”，測試符號的特徵是否足以讓標準參考譯碼演算法進行成功譯碼。
分級標準
上述因素確保了二維條碼能夠被可靠地譯碼；這些因數的綜合結果決定了整體的掃描等級。整體掃描等級取決於這八個測量參數中得分最低的那一個；合格等級為 2.0（ C 級）或更高。條碼檢測儀會生成一份顯示各質量參數及最終等級的檢測報告。
質量等級對照表
調製比 A 級（上）與調製比 D 級（下）對比圖
示例展示了固定圖案損壞（檢測儀鏡頭上的劃痕）和侵佔空白區（手寫的數位 “ 2 ”）如何影響條碼的最終評級
彩色二維條碼：自由，但有限制
隨著品牌商開始探索彩色二維條碼以實現與包裝更好的視覺融合，實驗測試揭示了條碼檢測儀的評估結果與智慧手機實際掃描成功率之間的顯著差異。
由於二維條碼的使用主要集中在消費者端，智慧手機是主要的掃描源。智慧手機使用RGB攝像頭，能夠檢測到很寬的光譜顏色。然而，零售 POS 掃描器並非如此，它們通常使用 660 納米的紅光光源。一維條碼中所適用的顏色規則，同樣適用於彩色二維條碼。
紅色二維條碼展示了 ISO 檢測儀等級與智慧手機掃描結果之間的差異
墨膜厚度與二維條碼可讀性
柔印測試評估了網目輪載墨量、壓印壓力和印刷方向（角度）對在 3.5 mil 白色乙烯基標籤材料上使用黑色油墨印刷的二維條碼的影響。實驗印刷並測量了 12 種不同尺寸的二維條碼（尺寸從 1～0.2 英寸不等），印刷角度分別為 0 度、45 度和 90 度。 實驗使用了三種不同載墨量的網目輪：
600 線網目輪，載墨量為 2.7 BCM
400 線網目輪，載墨量為 4.3 BCM
800 線網目輪，載墨量為 1.85 BCM
在印刷過程中使用了三種不同的壓印壓力水準。由於印刷樣張所使用的 Rotopress 3510 柔印機沒有電子壓力控制裝置，因此完全由人工手動調節。為了確保壓印壓力的可重複性，在每次運行中都對實地油墨密度進行了測量：
輕壓（Kiss impression）
中等壓力（Medium impression）
重壓（Heavy impression）
按網目輪和壓印壓力劃分的實地油墨密度圖
較薄的油墨層和輕壓能穩定地印刷出尺寸最小且可讀的符號，而較重的壓印壓力使符號尺寸略有增大，但變化並不劇烈。總體而言，即使在最重的壓印壓力下，相對較小的二維條碼仍然可以被讀取。印刷方向（角度）的影響相對較小。
多變數圖，顯示了網目輪載墨量和壓印壓力對最小可讀二維條碼尺寸的影響
總結
「 2027 日出計劃」不僅僅是一次條碼的升級，它是整個零售供應鏈中資訊編碼、印刷和檢測方式的根本性轉變。本文總結的研究表明，二維條碼的性能受到數據密度、生成方式、顏色選擇和印刷工藝控制之間複雜相互作用的支配。通過應用這些研究發現，包裝設計師和印刷商可以做出符合標準的明智決策，從而在行業邁向二維條碼未來的進程中，確保合規性、高效率和可靠性。
※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2026 年 1-2 月刊
由「信華柔印科技 *嘉升印刷科技有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用
※ 作者：Dina Vees
加州理工州立大學（Cal Poly）圖形傳播系副教授，在該校從事印前、工作流程自動化、可變數據、市場行銷以及網頁程式設計語言的教學與研究工作
※ 作者：Bill Pope
羅切斯特理工學院（RIT）包裝與圖形媒體科學系實踐教授，在該校教授圖形媒體、印刷生產、媒體商業管理、色彩管理系統以及階調與色彩分析
※ 譯者：信華柔印科技 * 嘉升印刷科技有限公司 董事長 / 林嘉彥
