Sie begegnen einem überall: auf Werbetafeln, auf der Fahrplanauskunft, in der Produktion, usw., doch wie funktionieren die QR-Codes? In diesem Artikel erfahrt ihr umfangreich die Verschiedenheiten der QR-Codes, wie sie codiert werden und die Unterschiede zu Barcodes.

Euch begegneten meistens Muster mit jeweils einem großen Quadrat in drei Ecken, das sind die konventionellen QR-Codes, die meistens zu Webseiten weiterleiten oder einfach nur Text kodiert haben, wie Kontaktdaten oder Termine aus dem Kalender. Die Abkürzung QR lautet ausgeschrieben Quick Response, was schlichthin „schnelle Antwort“ bedeutet. Solche Codes werden auch hauptsächlich wegen Aufgrund ihrer Bequemlichkeit genutzt, um URLs oder andere Texte nicht von Hand eintippen zu müssen.

QR-Codes sind folgendermaßen aufgebaut:

  1. Drei Quadrate bestimmen die Position (in drei Ecken hellgelb markiert), das ist die Orientierungsmarkierung.
  2. Das kleine Quadrat (rechts unten violett markiert) bestimmt die Ausrichtung, in der der Code gelesen wird und gleicht Verzerrungen aus, falls der Code seitlich eingescannt wurde.
  3. Der Abstand zwischen den Orientierungsmarkierungen bestimmt die Größe des QR-Codes (orange markiert).
  4. Im Abstand von einem Feld von den Orientierungsmarkierungen (golden markiert) finden sich die Angaben zum Format und zur Fehlerkorrektur (weiter unten Erklärung dazu).
  5. Die darauf liegenden (türkis markierten) Unterbereiche kennzeichnen, dass jede x-te Spalte von rechts invertiert werden muss.
  6. Der Rest ist dem Code zur Verfügung gestellt. Im Viererblock rechts unten (rot markiert) zeigt, welche Codierung vorliegt. Von dort aus wird gezählt und in Binärziffern abgelesen (für 0 = weiß, für 1 = schwarz).
  7. Abgelesen wird von dort aus in Pfeilrichtung (grün markiert). Der Hauptblock ist genau dafür da. Falls der QR-Code beschädigt ist, wird der Code an der roten diagonalen Linie spiegelverkehrt ebenso gelesen, dabei hilft die Fehlerkorrektur.

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Was bedeutet Fehlerkorrektur?

Wenn ein QR-Code nicht richtig gelesen werden kann, weil er beschädigt ist (sei auch nur eine kleine Ecke abgerissen), so hilft die Formatierung und Speicherung von Daten in den Hilfskästchen, um Datenverlust auszugleichen. Diese sind nicht einfach (z.B. binär), sondern verschlüsselt kodiert und je nach Sicherheitslevel kann somit bis zu 30% Datenverlust zurückgewonnen werden.

  • Level L: maximal 7% Fehlerkorrektur
  • Level M: maximal 15% Fehlerkorrektur
  • Level Q: maximal 25% Fehlerkorrektur
  • Level H: maximal 30% Fehlerkorrektur

Laut dem Erfinder der QR-Codes Denso-Wave ist das Sicherheitslevel M am häufigsten verwendet worden und wer QR-Codes drucken will, sollte auf eine hohe dpi-Auflösung achten, um die Lesbarkeit zu fördern.

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Besonderheiten des QR-Codes:

Aufgebaut ist der QR-Code aus mindestens 21 x 21 bis maximal 177 x 177 schwarzen und weißen Flächen und bildet insgesamt eine quadratische Matrix ab. Ein Beispiel für den Informationsgehalt eines solchen Codes: 177 x 177 Elemente und Fehlerkorrektur L entsprechen 23.624 Bit Speicherkapazität.

Dies wiederum kann in 7.089 Dezimalziffern oder 4.296 alphanumerische Zeichen (Buchstaben und Sonderzeichen) dargestellt werden. Damit lassen sich nicht nur längere Texte, sondern auch sehr lange Internetseiten oder Kalendereinträge angeben.

Weiterentwicklungen des QR-Codes:

  • Micro-QR-Code: ist verwendbar für kleine Abmessungen und besitzt nur ein Orientierungsmarkierung, kann maximal 35 Zahlen bzw. 21 alphanumerische Zeichen beinhalten.
  • Secure-QR-Code: enthält erweiterte Funktionen zum Verschlüsseln von Daten
  • iQR-Code: besitzt ein rechteckiges Format, ist kleiner als ein herkömmlicher QR-Code und kann mehr Daten speichern.
  • Frame-QR-Code: eine speziell freigehaltene Fläche kann für Logos, Werbung oder anderen Abbildungen genutzt werden.

Abbildung 2 Weiterentwicklungen von QR-Codes (BIld: Movygn Media)

Verschiedenheiten von 2D-Codes

Neben den QR-Codes gibt es einige andere Varianten Daten zweidimensional zu codieren, die hier aber nicht näher erläutert, sondern nur aufgezeigt werden:

  • Data Matrix
  • Aztec Code
  • MaxiCode
  • Codablock
  • PDF 417

Falls ihr solche Bezeichnungen irgendwo lest, bedenkt, dass das keine QR-Codes, sondern andere Varianten von Abbildungen diverser 2D-Codes sind.

Der Unterschied von 1D und 2D-Codes:

Der einzige Unterschied liegt darin, dass 2D-Codes sich, wie zuvor gezeigt, nicht nur von links nach rechts lesen, sondern auch von oben nach unten und  umgekehrt lesen lassen. 1D-Codes dagegen nur in einer Dimension, also nur von links nach rechts, beziehungsweise rechts nach links. Typische Anwendungsbeispiele sind die sogenannten Barcodes, die man meistens von Produktverpackungen im Supermarkt oder ISBN-Kennzeichnungen von Büchern kennt.

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Weitere kurze Beispiele von 1D-Codes:

  • EAN 13
  • CODE 39
  • Code 128
  • Numerisch

Abbildung 3 Diverse 2D und 1D-Codes im Vergleich (Bild: Mussswiki)

Für den Überblick gibt es ein anschauliches Bild dazu und die Bemerkung, dass jeder Barcode nur dann vollends gelesen werden kann, wenn er von vorne bis hinten vollständig gescannt wird. Das schräge Scannen und auslassen von den ersten oder letzten paar Strichen führt im schlimmsten Fall zu fehlerhaften Daten.