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PDF417

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목차

1. 개요

PDF417은 상업 기관과 정부 기관에서 널리 사용되는 2차원 바코드 형식이다. 미국 우정청에서 우표 인쇄에 사용되며, 항공 업계의 종이 탑승권, 미국 운전면허증 및 신분증, 이스라엘 비자 및 국경 통과 카드에도 적용된다. PDF417은 연결, 사용자 지정 치수, 퍼블릭 도메인 형식, 오류 정정 기능을 갖추고 있다. 바코드는 3~90개의 행으로 구성되며, 각 행은 여백, 시작 패턴, 행 정보, 데이터 코드워드, 정지 패턴 등으로 구성된다. PDF417은 929진법 인코딩을 사용하여 세 가지 주요 인코딩 모드(바이트, 숫자, 텍스트)를 지원한다. 다른 2D 바코드에 비해 저장 용량 대비 공간 효율성이 낮다.

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    QR 코드는 1994년 일본 덴소 웨이브가 개발한 2차원 바코드로, 기존 바코드보다 많은 정보를 저장하고 오류 정정 기능이 있으며, 자동차 부품 관리에서 시작하여 다양한 분야에서 활용되지만 악성 QR 코드에 의한 피해에도 주의해야 한다.
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PDF417
설명
유형바코드
종류스택식
발명가이인지운 P. 왕
특허미국 특허 제5243655호

2. 응용

PDF417은 상업 기관과 정부 기관 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. PDF417은 미국 우정청에서 허용하는 우편 요금을 인쇄하는 데 사용할 수 있는 형식(데이터 매트릭스와 함께) 중 하나이며, 항공 업계의 BCBP(바코드 탑승권) 표준에서 종이 탑승권의 2D 바코드 상징으로도 사용된다.

2. 1. 미국

PDF417은 미국 우정청에서 인정하는 우표를 인쇄하는 데 사용될 수 있는 형식 중 하나이다(데이터 매트릭스와 함께). PDF417은 또한 항공 산업의 바코드 탑승권(BCBP) 표준에서 종이 탑승권용 2D 바코드 기호로 사용된다. PDF417은 국토안보부에서 RealID를 준수하는 운전 면허증 및 주에서 발급하는 신분증에 대한 기계 판독 가능 구역 기술로 선택한 표준이다.

2. 2. 이스라엘

이스라엘이 발행한 비자 및 국경 통과 카드에는 PDF417 바코드가 포함되어 있다. (예시)[1]

2. 3. 대한민국 (잠재적 응용)

PDF417은 대한민국에서도 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
전자정부 서비스: 주민등록증, 운전면허증 등 신분증에 PDF417을 적용하여 위변조 방지 및 정보 저장 용량을 확대할 수 있다. 공공기관에서는 문서 관리, 출입 통제 시스템 등에 활용할 수 있다.
물류 및 유통: 제품 정보, 배송 추적 등에 활용하여 효율성을 높일 수 있다.
금융: 전자 결제, 금융 정보 저장 등에 활용할 수 있다.

3. 특징

PDF417은 2차원 바코드의 일반적인 기능 외에도 다음과 같은 특징을 가진다.


  • 연결. PDF417 심볼은 순차적으로 스캔되는 다른 심볼과 연결하여 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.[2]
  • 사용자 지정 치수. 사용자는 PDF417 바코드에서 가장 좁은 수직 바(X 치수)의 너비와 행의 높이(Y 치수)를 결정할 수 있다.[2]
  • 퍼블릭 도메인 형식. 누구나 라이선스 없이 이 형식을 사용하여 시스템을 구현할 수 있다.[2] ISO/IEC 문서에서는 이 심볼이 퍼블릭 도메인에 있으며 사용자 제한, 라이선스 및 수수료가 없음을 명시하고 있다.[2]
  • 오류 정정. PDF417 심볼이 생성될 때 2개에서 512개까지의 오류 감지 및 정정 코드 워드가 추가된다. PDF417은 리드-솔로몬 오류 정정을 사용한다.[2]

3. 1. 연결성

PDF417 심볼은 순차적으로 스캔되는 다른 심볼과 연결하여 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.[2][3]

3. 2. 사용자 정의 치수

사용자는 PDF417 바코드에서 가장 좁은 수직 바(X 치수)의 너비와 행의 높이(Y 치수)를 결정할 수 있다.[2][3]

3. 3. 퍼블릭 도메인

누구나 라이선스 없이 이 형식을 사용하여 시스템을 구현할 수 있다.[2][3]

ISO/IEC 문서의 서문은 다음과 같이 명시하고 있다.[2]

: 바코드 장비 제조업체와 바코드 기술 사용자는 장비 및 응용 프로그램 표준을 개발할 때 참조할 수 있는 공개 표준 심볼 규격을 필요로 합니다. 이 국제 표준에 제시된 심볼은 완전히 퍼블릭 도메인에 있으며 모든 사용자 제한, 라이선스 및 수수료가 없다는 것이 ISO/IEC의 의도이자 이해입니다.

3. 4. 오류 정정

PDF417 심볼이 생성될 때 2개에서 512개까지의 오류 감지 및 정정 코드 워드가 추가된다. PDF417은 리드-솔로몬 오류 정정을 사용한다.[2][3][6] 심볼을 스캔할 때 최대 정정 횟수는 추가된 코드 워드의 수와 같지만, 표준에서는 정정된 정보의 신뢰성을 확보하기 위해 2개의 코드 워드를 남겨두는 것을 권장한다.

4. 형식

PDF417 바코드(심볼)는 3~90개의 행으로 구성되며, 각 행은 작은 선형 바코드와 같다. 각 행의 구성 요소는 다음과 같다.


  • '''여백''': 바코드가 시작되기 전후에 필요한 최소한의 흰색 공간이다.
  • 시작 패턴: PDF417 형식임을 식별한다.
  • "행 왼쪽" 코드워드: 행 번호 및 오류 수정 수준 등 행에 대한 정보를 담고 있다.
  • 1~30개의 데이터 '''코드워드''': 하나 이상의 숫자, 문자 또는 기타 기호를 나타내는 막대와 공백 그룹이다.
  • "행 오른쪽" 코드워드: 행에 대한 추가 정보를 담고 있다.
  • 정지 패턴: 바코드의 끝을 나타낸다.


모든 행은 너비가 동일하며, 각 행은 동일한 수의 코드워드를 갖는다.

4. 1. 구성 요소

PDF417 바코드 (또는 '''심볼''')는 3개에서 90개 행으로 구성되며, 각 행은 작은 선형 바코드와 같다. 각 행의 구성 요소는 다음과 같다.

  • '''여백''': 바코드가 시작되기 전에 필요한 최소한의 흰색 공간이다.
  • 시작 패턴: PDF417 형식임을 식별한다.
  • "행 왼쪽" 코드워드: 행 번호 및 오류 수정 수준 등 행에 대한 정보를 담고 있다.
  • 1~30개의 데이터 '''코드워드''': 하나 이상의 숫자, 문자 또는 기타 기호를 나타내는 막대와 공백 그룹이다.
  • "행 오른쪽" 코드워드: 행에 대한 추가 정보가 있다.
  • 정지 패턴.
  • 또 다른 여백.


모든 행은 너비가 동일하며, 각 행은 동일한 수의 코드워드를 갖는다.

4. 2. 코드워드

PDF417은 929진법 인코딩을 사용하며, 각 코드워드는 0부터 928까지의 숫자를 나타낸다.[7]

코드워드는 어두운 영역(바)과 밝은 영역(공백)의 패턴으로 표현된다. 각 패턴은 4개의 바와 4개의 공백을 포함하며(이름에 있는 4의 의미), 전체 너비는 가장 좁은 수직 바 너비(X 치수)의 17배이다(이름에 있는 17의 의미).[8] 각 패턴은 바로 시작하여 공백으로 끝난다. 행 높이는 최소 너비의 3배 이상이어야 한다.[2]

각 코드워드를 나타내는 데 사용되는 세 가지 뚜렷한 바-공백 패턴이 있다. 이 패턴들은 '''클러스터'''라고 하는 세 그룹(0, 3, 6)으로 구성된다. 바-공백 패턴은 둘 이상의 클러스터에서 사용되지 않는다. 심볼의 행은 세 클러스터를 순환하며, 행 1은 클러스터 0, 행 2는 클러스터 3, 행 3은 클러스터 6, 행 4는 다시 클러스터 0의 패턴을 사용하는 방식이다.[9]

어떤 클러스터인지 다음 방정식을 통해 결정할 수 있다.[9]

:K = b_1 - b_2 + b_3 - b_4 + 9 \,\, \pmod 9

여기서 ''K''는 클러스터 번호이고 ''bi''는 심볼 문자에서 ''i''번째 검은색 바의 너비(''X'' 단위)를 나타낸다.

또는,[10]

:K = E_1 - E_2 + E_5 - E_6 + 9 \,\, \pmod 9

여기서 ''Ei''는 ''i''번째 가장자리에서 다음 동일한 가장자리까지의 거리이다. 홀수 인덱스는 바의 앞쪽 가장자리에서 다음 바의 앞쪽 가장자리까지, 짝수 인덱스는 뒤쪽 가장자리를 나타낸다.

세 개의 클러스터의 한 가지 목적은 코드워드가 있는 행(mod 3)을 결정하는 것이다. 클러스터를 통해 수평에서 벗어날 수 있는 단일 스캔 라인을 사용하여 심볼의 일부를 읽을 수 있다.[11] 예를 들어, 스캔은 행 6의 시작 부분에서 시작하여 행 10에서 끝날 수 있다. 스캔 시작 시, 스캐너는 일정한 시작 패턴을 보고 클러스터 6의 심볼을 본다. 기울어진 스캔이 행 6과 7에 걸쳐 있으면, 스캐너는 노이즈를 본다. 스캔이 행 7에 있으면 스캐너는 클러스터 0의 심볼을 본다. 결과적으로, 스캐너는 기울기의 방향을 안다. 스캐너가 오른쪽으로 도달할 때쯤에는 행 10에 있으므로 클러스터 0 패턴을 본다. 스캐너는 또한 일정한 정지 패턴을 보게 된다.

4. 3. 인코딩

929개의 코드 워드 중 900개는 데이터에 사용되고 29개는 주요 모드 간 전환과 같은 특수 기능에 사용된다. 세 가지 주요 모드는 서로 다른 방식으로 다른 유형의 데이터를 인코딩하며, 단일 바코드 내에서 필요에 따라 혼합될 수 있다.

  • '''바이트''': 5개의 코드 워드 각 그룹은 6바이트를 나타낸다. (9005 > 2566이기 때문.) 추가 바이트는 코드 워드당 하나씩 인코딩된다.
  • '''숫자''': ''n''개의 숫자는 최대 15개의 코드 워드로 최대 44개의 숫자까지 +1개의 코드 워드로 인코딩된다.
  • '''텍스트''': 각 코드 워드는 두 개의 30진수 숫자를 나타내며, 4개의 하위 모드 시스템에서 사용된다. 이들은 인쇄 가능한 ASCII 문자(및 CR, LF 및 HT)를 나타내는 데 사용된다.


모드설명
대문자A~Z, SP, 소문자로 변경, 혼합으로 변경, 다음 숫자를 구두점으로 해석
소문자a~z, SP, 다음 숫자를 대문자로 해석, 혼합으로 변경, 다음 숫자를 구두점으로 해석
혼합0~9, &, CR, HT, 쉼표, :, #, -, 마침표, $, /, +, %, *, =, ^, 구두점으로 변경, SP, 소문자로 변경, 대문자로 변경, 다음 숫자를 구두점으로 해석
구두점, @, [, \, ], _, `, ~, !, CR, HT, 쉼표, :, LF, -, 마침표, $, /, ",>, *, (, ), ?, {, }, ', 대문자로 변경


5. 다른 2D 바코드와의 비교

PDF417은 스택형 바코드로, 간단한 선형 스캐너로 심볼을 스캔하여 읽을 수 있다.[4] 선형 스캔을 위해서는 시작 및 중지 코드 단어가 있는 왼쪽 및 오른쪽 열이 필요하다. 스캔은 스캔 중인 행을 알아야 하므로, 심볼의 각 행은 해당 행 번호도 인코딩해야 한다. 리더의 라인 스캔은 한 행을 스캔하기 시작하지만 이웃 행으로 교차하여 연속적인 행을 교차하여 계속 진행할 수도 있다. 이러한 교차의 영향을 최소화하기 위해 PDF417 모듈은 높고 좁으며, 높이는 일반적으로 너비의 3배이다. 각 코드 단어는 어느 행에 속하는지 표시해야 하므로 교차가 발생할 때 감지할 수 있다. 코드 단어는 델타 디코딩 가능하도록 설계되어 일부 코드 단어가 중복된다. 각 PDF417 데이터 코드 단어는 약 10비트의 정보를 나타내지만(log2(900) ≈ 9.8), 인쇄된 코드 단어는 17개 모듈 너비이다. 3개 모듈 높이를 포함하여 PDF417 코드 단어는 10비트를 나타내기 위해 51개의 정사각형 모듈이 필요하다. 이 영역은 시작, 중지, 행, 형식 및 ECC 정보와 같은 다른 오버헤드는 계산하지 않는다.

DataMatrix 및 QR과 같은 다른 2D 코드는 조정되지 않은 선형 스캔 대신 이미지 센서로 디코딩된다. 이러한 코드는 여전히 인식 및 정렬 패턴이 필요하지만, 그만큼 눈에 띄지 않아도 된다. 8비트 코드 단어는 8개의 정사각형 모듈을 차지한다(인식, 정렬, 형식 및 ECC 정보는 무시).

실제로 PDF417 심볼은 DataMatrix 또는 QR 코드의 약 4배 면적을 차지한다.[5]

참조

[1] 특허 System for Encoding and Decoding Data in Machine Readable Graphic Form
[2] 간행물 Information technology – Automatic identification and data capture techniques – PDF417 bar code symbology specification http://webstore.iec.[...] 2011-09-16
[3] 간행물 Information technology – Automatic identification and data capture techniques – PDF417 bar code symbology specification https://webstore.iec[...]
[4] 문서
[5] 간행물 Using Barcodes in Documents – Best Practices http://www.accusoft.[...] Accusoft 2012-05-09
[6] 웹사이트 Technologies de l'information -- Techniques automatiques d'identification et de capture des données -- Spécifications pour la symbologie de code à barres PDF417 http://www.iso.org/i[...]
[7] 서적 知っておきたいバーコード・二次元コードの知識第5版 日本工業出版 2001-03-31
[8] 문서
[9] 문서
[10] 문서
[11] 문서
[12] 웹사이트 PDF417基礎知識 http://k-cr.jp/conte[...] 小林クリエイト株式会社
[13] 문서
[14] 간행물 Using Barcodes in Documents – Best Practices http://www.accusoft.[...] Accusoft 2012-05-09


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