QR-Code

Der QR-Code ist eine zweidimensionale Codierung, die 1994 vom japanischen Unternehmen Denso Wave entwickelt wurde. Dank automatischer Fehlerkorrektur ist diese Methode sehr zuverlässig und daher weitverbreitet. Weiterführende Entwicklungen sind Secure QR-Code (SQRC), Micro QR-Code, Frame QR-Code und iQR-Code.

Der QR-Code wurde kreiert, um Komponenten und Teile für die Logistik der Automobilherstellung des Toyota-Konzerns zu kennzeichnen. Denso, das QR-Code-Unternehmen, arbeitet seit seiner Ausgliederung im Jahr 1949 unter anderem mit Toyota als Lieferant aller elektronischen und elektrischen Bestandteile zusammen.

Entwickelt wurde der 2D-Code von der Tochtergesellschaft Denso Wave, die auch Systeme für die Identifikation und Geräte zur mobilen Datenerfassung herstellt. Der erste QR-Code wurde in Deutschland am 16. Oktober 2007 von einem Magazin für Popkultur veröffentlicht. Die Überschrift „Was sagt uns dieser Code?“ eröffnet einen Artikel über 2D-Codes und wie sie funktionieren. Der Verfasser bezeichnet den Code als Symbol unserer Zeit, da die QR Codes in der Modebranche sowie in der Musik- und Videobranche Verwendung finden.

Anatomie eines QR-Codes: Woraus ein QR-Code besteht

Ein QR-Code besteht aus schwarzen und weißen Quadraten, die eine quadratische Matrix darstellen und binär codierte Daten enthalten. Markierungen in drei von vier Ecken des Quadrats weisen auf die Ausrichtung hin. Die Daten im QR-Code werden mit einem Fehlerkorrekturcode ergänzt. Dies ermöglicht einen Verlust von bis zu 30 % des Bildes, das dann immer noch decodiert werden kann.

Der Code beinhaltet Versionsinformationen und das verwendete Datenformat. Diese Bezeichnungen geben an, welche der mehr als 40 existierenden Versionen des QR-Codes angewendet werden, wobei die Versionen 1 bis 7 am häufigsten sind. Der Datenteil enthält codierte Daten in redundanter Form. Um das Feld einzuschränken, weist der QR-Code nur in drei Ecken ein bestimmtes Muster auf. Der Leser erkennt die Orientierung an dem fehlenden Bild in der vierten Ecke. Mit zunehmender Codegröße werden weitere Vorlagen hinzugefügt, um die Codeausrichtung sichtbarer zu machen. Zwischen den drei Hauptpositionsmarken befindet sich eine Linie, bestehend aus einer Folge streng alternierender Bits, die die Matrix definiert. Auch der weiße Rand, die sogenannte Ruhezone, ist wichtig, um den Code von anderen Daten zu trennen.

Eine komplexe Matrix aus schwarzen und weißen Quadraten ergibt ein verpixeltes Bild. Jedes dieser Quadrate ist tatsächlich eine Markierung, die es der Codierung ermöglicht, Informationen zu kommunizieren. Drei Positionsmarkierungen zeigen die Richtung an, in der die Codierung gedruckt wird. An den Ecken jedes QR-Bildes befinden sich drei Positionsmarkierungen. Sie ermöglichen es Scannern, die Codierung zu erkennen und mit hoher Geschwindigkeit zu lesen. Sie geben auch die Richtung des Codes an. Seine Hauptfunktion besteht darin, das Vorhandensein des QR-Codes im Bild und seine Ausrichtung schnell und einfach erkennbar zu machen.

Die Ausrichtungsmarkierungen sind kleiner als Positionsmarken und erleichtern die Handhabung von QR-Bildern auf unebenen Oberflächen. Darüber hinaus nimmt mit zunehmendem Inhalt auch die Größe des Codes zu, was bedeutet, dass mehr Ausrichtungsmuster erforderlich sind. Eine Abfolge von abwechselnd schwarzen und weißen Elementen definieren im QR-Bild das Datenraster. Mit diesen Linien können Scanner die Größe der Datenmatrix feststellen.

Die Formatfelder beinhalten Fehlertoleranzinformationen und die Codedatenmaske. Formatfelder enthalten Fehlertoleranz- und Codedatenmaskeninformationen und erleichtern das Scannen. Das in die QR-Code-Struktur eingebettete Datenfeld bezieht sich auf alle Daten sowie Fehlerkorrekturelemente, die Schäden bis zu 30 % des Codes kompensieren können. Die Randzone hat in der Typografie die gleiche Bedeutung wie der Weißraum, da sie Struktur bietet und die Auswertung verbessert. Für wen oder wofür? Für die Scan-Software. Um ein QR-Bild von seiner Umgebung zu unterscheiden, ist die Randzone von grundlegender Bedeutung.

Kapazität und Belastbarkeit

Die Elemente eines Symbols sind Quadrate, von denen ein Symbol mindestens 21x21 und nicht mehr als 177x177 Elemente enthält. Die Randzone (Ruhezone) muss geringstenfalls vier Elemente breit sein. Umfangreichere Inhalte können in 16 separate Codes unterteilt werden. Dabei gibt es vier Stufen der Fehlerkorrektur, die L-Stufe kann 7 % und die H-Stufe bis 30 % der beschädigten Daten wiederherstellen. Ebenso wird die Reed-Solomon-Codierungsfehlerkorrektur verwendet. Diese Eigenschaft wird beim Erstellen sogenannter „Designer-Codes“ genutzt.

Der größtmögliche Informationsgehalt eines QR-Codes beträgt 23.648 Bit (2956 Byte). Laut der Entwickler können damit 4296 alphanumerische Zeichen, 7089 Dezimalstellen oder 1817 Kanji/Kana-Zeichen codiert werden. Ein Micro-QR-Code mit einer Größe von 11 × 11 bis 17 × 17 Elementen umfasst bis zu 35 Ziffern mit einer Randbreite von geringstenfalls zwei Elementen. Die Datenspeichereffizienz im Vergleich zum herkömmlichen QR-Code wird durch die Verwendung von nur einer Positionierungsmarkierung im Äquivalent zu drei Markierungen beim regulären QR-Code erheblich verbessert. Dadurch wird ein gewisser Speicherplatz frei, der für anderweitige Daten verwendet werden kann.

Zudem erfordert der QR-Code eine freie Feldbreite von mindestens 4 Modulen (die Mindestbaueinheit für einen QR-Code), während der Micro QR-Code eine Feldbreite von zwei Modulen benötigt. Aufgrund der höheren Effizienz der Datenspeicherung nimmt die Größe des Micro-QR-Codes mit der Zunahme der codierten Datenmenge im Vergleich zum herkömmlichen QR-Code stark zu. Analog zu den Fehlerkorrekturstufen in QR-Codes gibt es vier Korrekturversionen im Micro-QR-Code, M1-M4.

Die Nutzung des QR-Codes erfordert keine Lizenz und ist kostenlos, die Spezifikationen wurden veröffentlicht. Der Name „QR-Code“ ist in den USA, Japan, Australien und Europa als eingetragene Marke von Denso Wave Incorporated besonders geschützt. Bei der Verwendung ist ein entsprechender Hinweis beizufügen. Der QR-Code hat sich als öffentlich zugänglicher Standard etabliert. In Japan ist er sehr verbreitet, dort ist er auf fast jedem Werbeplakat zu finden. Auch die japanischen Regierungsbehörden verwenden QR-Bilder. Beispielsweise nutzt die japanische Einwanderungsbehörde einen QR-Code mit verschlüsselten Daten für ein Visum, der beim Einreisen in den Reisepass eingefügt wird.

Wozu dient ein QR-Code?

QR-Codes werden überall dort eingesetzt, wo eine schnelle Datenauslesung erforderlich ist. Wir finden sie auf Automaten, Tickets, Briefmarken, Postern, Flyern und vielen anderen Orten. Häufig ist die URL in der Codierung eingebettet, auf den interessierte Personen über die Scanneranwendung zugreifen können. Aber auch Texte wie Gutscheincodes oder Informationen, die beispielsweise den Verifizierungsprozess bei der Ticketkontrolle beschleunigen, können gespeichert werden. Die beliebtesten alternativen Funktionen sind:

• + vCard: Erstellt einen neuen Kontakt.
• + Geolocation: Zeigt den Standort auf Google Maps an.
• + Wi-Fi: Stellt eine Verbindung zu einem Wi-Fi-Netzwerk her.
• + Bitcoin: Überträgt Kryptowährung.
• + Twitter: Verlinkt auf ein Twitter-Profil oder postet einen fertigen Tweet.
• + PDF: Lädt die gespeicherte PDF-Datei herunter.
• + App Store: Öffnet den App Store und die darin enthaltene Applikation.

QR-Bilder können auch in Verbindung mit anderen Anwendungen wie Augmented Reality verwendet werden.

Wie kann ich QR Codes scannen?

Das Scannen von QR Codes besteht aus zwei Phasen:

1. Scannen von codierten Daten aus einem digitalen QR-Bild, beispielsweise mit einer Smartphone-Kamera.
2. Umwandlung der im Bild enthaltenen codierten Daten in eine Textform (Decodierung).

Viele Handys, PDAs und ähnliche Gadgets haben eingebaute Kameras. Mit dieser und einer passenden Software aus dem App Store können Nutzer bei Bedarf QR-Codes entschlüsseln und interpretieren, und so beispielsweise automatisch zu einer Website navigieren. Die sogenannten Mobile Tags sind in Japan sehr beliebt und werden seit 2007 in Europa vertrieben.

Ein codiertes Bild einer Webadresse wird häufig in Zeitschriften, Newslettern oder großformatigen Werbeplakaten verwendet. Der Vorteil dieser Praxis ist, dass das mühsame Tippen entfällt. QR Codes enthalten in der Praxis neben URLs beispielsweise Adressen, Telefonnummern, Premium-SMS, Text mit Information, vCards, Geodaten oder WLAN-Zugangsdaten.

Wenn bereits ein digitales QR-Bild vorhanden ist, benötigen Anwender lediglich eine Software, die das Bild analysiert und in Text umwandelt (decodiert). Anwendungen wie die Covpass-App gelten als Generator eines QR-Bildes. Anwender können die App nutzen und mit einem erstellten Logo ihre Covid-Impfung nachweisen.

Mit welchen QR-Code-Scanner einen eigenen QR-Code erstellen?

Der „Scanner“ ist ein Oberbegriff für Lesegeräte. Der Begriff „Imager“ wird in der Industrie häufig verwendet, wenn es um 2D-Lesegeräte geht. Sie verfügen über einen Decoder und eine Kamera. Darüber hinaus bieten viele Instrumente eine Zielhilfe, oft in Form eines laser generierten Musters, das das Lesefeld zeigt. Dedizierte Leser können auch QR-Codes lesen, die mit einem Laser im Direktmarkierungsverfahren unmittelbar auf das Material aufgebracht werden. Sie verfügen über eine hochauflösende Kamera und ein Makroobjektiv sowie spezielle Algorithmen zur Eliminierung Prozess-typischer Anzeigefehler.

QR-Bilder haben Einzug in unseren Alltag gehalten und sind überall einsetzbar. Auf Eintrittskarten, auf Visitenkarten oder auf Rechnungen. Aber auch zum Beispiel auf Billboards, wenn Werbetreibende Kunden auf ihre Website locken wollen. Alles, was die Anwender brauchen, ist ein Smartphone und ein Generator. Hier ein Beispiel, wie Anwender ein QR Logo erstellen:

Gehe zu goqr.me, wähle im Abschnitt „Typ“ das Ziel aus, das das QR-Bild erfüllen soll (URL, SMS, Kalendereintrag, E-Mail usw.). Gib im Abschnitt Inhalt die erforderlichen Informationen ein, beispielsweise die URL. Das QR-Bild wird jetzt automatisch generiert. Nun kannst Du wählen, ob Du die QR-Codierung im PNG- oder JPEG-Format hochladen oder die Codierung direkt in die Website einbetten möchtest, dann erstellt der Dienst den entsprechenden HTML-Code. Mit dem erstellten QR-Logo ist es jetzt möglich unterschiedliche Anpassungen vorzunehmen. In den Bereichen „Vordergrund“ und „Hintergrund“ können Anwender das QR-Bild beliebig einfärben, die Funktionalität ändert sich dadurch nicht und sie können es wie gewohnt nutzen. Ein aktuelles Beispiel ist die Covpass-App mit der Benutzer QR-Bilder generieren, um die Impfung zu bestätigen.

Wie sicher ist der QR-Code und wie viele QR-Codes gibt es?

QR-Bilder sind so konzipiert, dass sie Informationen auch bei teilweiser Zerstörung oder Vertuschung lesbar halten. Dies wird durch Fehlerkompensation erreicht: Informationen werden mehrfach eingefügt. Mit höchster Sicherheit können Codes auch dann gelesen werden, wenn sie zu einem Drittel unleserlich sind. Dies macht QR-Codes zu sehr zuverlässigen Medien.

QR-Codes können ebenso zu betrügerischen Zwecken verbreitet werden. Stelle daher vor dem Ausführen der Funktion sicher, dass Deine Anwendung zeigt, was der Code enthält. Dies verhindert die betrügerische Verwendung von QR-Bildern, die beispielsweise auf Websites mit Malware verweisen können. Stelle sicher, dass die Website in HTTPS gespeichert ist (mit https beginnt).

Zugleich gibt es unterschiedliche Arten der QR-Codes:

Statischer QR-Code

Statische QR-Codes sind in Situationen nützlich, in denen das QR-Bild nicht aktualisiert werden muss (z. B. einmalige Marketingkampagnen). Statische QR-Bilder haben eine eingebettete URL mit einem festen Ziel. Die URL ist Teil des QR-Code-Musters, somit können statische QR-Bilder nicht bearbeitet werden.

Dynamischer QR-Code

QR-Bilder auf Lebensmittelverpackungen gesehen? Für Lebensmittelhersteller wäre es sehr teuer, jedes Mal, wenn das QR-Bild aktualisiert wird, eine neue Verpackung drucken zu müssen. Dynamische QR-Codes können bearbeitet werden und haben mehr Funktionalität als statische QR-Bilder. Kurz-URLs sind in dynamische QR-Codes eingebettet, mit denen der Nutzer auf die URL der Zielwebsite umgeleitet werden kann. Die Ziel-URL kann nach der Generierung des QR-Codes geändert werden, während die im Code eingebettete Kurz-URL gleich bleibt.

Dynamische QR-Bilder sind einfacher zu scannen als statische QR-Codes, da das Bild der QR-Grafik weniger dicht ist. Im Gegensatz zu statischen QR-Codes können Nutzer dynamische QR-Bilder mit einem Passwort schützen, sehen, wie viele Personen und mit welchen Geräten den Code gescannt haben.

Vor- und Nachteile von QR-Bildern

Ein QR-Code hat sowohl für den Nutzer als auch für den Werbetreibenden viele Vorteile:

• Das Speichern großer Datenmengen auf kleinstem Raum (bis zu einer halben DIN-A4-Seite in einem Code), funktioniert auch bei Verschmutzung oder teilweiser Zerstörung
• Die Erstellung ist für jeden mit kostenlosen Internettools möglich
• Einfach zu verwendendes Medium
• Kein zeitraubendes Eintippen von URLs oder anderen Daten in dem Smartphone-Browser.
• Lese-Apps kostenlos erhältlich
• Hohe Resonanz auf Anzeigen und Marketing-Kampagnen mit QR-Codes

Der Hauptnachteil aus Sicht des Nutzers besteht darin, dass er nicht vorab sehen kann, was sich hinter dem QR-Code verbirgt. Er erfährt erst vom Inhalt, nachdem er das Bild gescannt hat. Enthält der Code jedoch Malware, kann es das Smartphone infizieren. Daher sollten Anwender nach Möglichkeit eine Scan-Software verwenden, die vor der Durchführung des Codes fragt, ob eine Ausführung tatsächlich erforderlich ist.