QR-Code

Die Zeichenkette
„QR Code“

Der QR-Code (englisch Quick Response, „schnelle Antwort“, als Markenbegriff „QR Code“) ist ein zweidimensionaler Code, der von der japanischen Firma Denso Wave im Jahr 1994 entwickelt wurde.

Grundlagen

QR-Code

Der QR-Code wurde zur Markierung von Baugruppen und Komponenten für die Logistik in der Automobilproduktion des Toyota-Konzerns entwickelt. Das den QR-Code entwickelnde Unternehmen Denso kooperierte bereits als Zulieferer für unter anderem sämtliche elektrischen und elektronischen Baugruppen mit Toyota. Die konkrete Entwicklung des 2D-Codes übernahm die Tochterfirma Denso Wave, die auch Identifikationssysteme und Geräte zur mobilen Datenerfassung entwickelt.

Der QR-Code besteht aus einer quadratischen Matrix aus schwarzen und weißen Punkten, die die kodierten Daten binär darstellen. Eine spezielle Markierung in drei der vier Ecken des Quadrats gibt die Orientierung vor. Die Daten im QR-Code sind durch einen Fehler korrigierenden Code geschützt. Dadurch wird der Verlust von bis zu 30 % des Codes toleriert, d. h. er kann noch dekodiert werden.

Standards

Es gibt mehrere Standards, welche die Kodierung von QR-Codes beschreiben.^[1]

• Oktober 1997 – AIM (Association for Automatic Identification and Mobility) International^[2]
• Januar 1999 – JIS X 0510
• Juni 2000 – ISO/IEC 18004:2000^[3] (zurückgezogen)
  Definiert QR-Code-Modell 1 und QR-Code-Modell 2.
• 1. September 2006 – ISO/IEC 18004:2006^[4]
  Definiert QR-Code 2005, eine Erweiterung des QR-Code-Modells 2. Spezifiziert nicht, wie QR-Code-Modell 1 gelesen werden kann bzw. baut auf QR-Code-Modell-1-Spezifikationen auf.

Abseits der offiziellen Standards hat NTT DoCoMo De-facto-Standards für die Kodierung von URLs, Kontaktinformationen und weiteren Datentypen definiert.^[5] Das Open-Source-Projekt „ZXing“ führt eine Liste mit QR-Code-Datentypen.^[6]

Aufbau

QR-Code-Strukturbeispiel

Im Code enthalten ist die Versionsinformation (1) und das benutzte Datenformat (2). Der Datenteil (3) enthält die kodierten Daten in redundanter Form. Zur Feldbegrenzung enthält der QR-Code in nur drei seiner Ecken ein bestimmtes Muster (4.1). Über das fehlende Muster in der vierten Ecke erkennt das Lesegerät die Orientierung. Mit zunehmender Größe des Codes werden weitere Muster (4.2) hinzugefügt, um die Ausrichtung des Codes besser erkennbar zu machen. Zwischen den drei Hauptpositionsmarkierungen befindet sich eine Linie (4.3) aus einer Folge streng abwechselnder Bits, worüber sich die Matrix definiert.

• 

  Kompletter Code

• 

  Datenteil entfernt

• 

  Datenteil hinzugefügt

Kapazität und Fehlertoleranz

Informationen über ein Denkmal

Die Symbolelemente sind Quadrate, von denen sich mindestens 21×21 und maximal 177×177 Elemente im Symbol befinden. Die Randzone (quiet zone) sollte mindestens 4 Elemente breit sein. Größere Inhalte lassen sich auf bis zu 16 einzelne Codes aufteilen.

Es existieren vier Fehlerkorrektur-Levels, die eine Rekonstruktion von 7 % (Level L) bis zu 30 % (Level H) beschädigter Daten zulassen. Dabei kommt die Fehlerkorrektur der Reed-Solomon-Codierung zum Einsatz. Diese Eigenschaft wird bei der Erstellung sogenannter „Design Codes“ ausgenutzt (siehe Abschnitt: Design QR-Code).

Kapazität der verschiedenen Fehlerkorrektur-Levels
Level L	7 % der Codewörter/Daten können wiederhergestellt werden.
Level M	15 % der Codewörter/Daten können wiederhergestellt werden.
Level Q	25 % der Codewörter/Daten können wiederhergestellt werden.
Level H	30 % der Codewörter/Daten können wiederhergestellt werden.

Der maximale Informationsgehalt eines QR-Codes (177×177 Elemente, Fehlerkorrektur-Level „L“) beträgt 23.624 Bit (2.953 Byte). Damit lassen sich laut Hersteller 7.089 Dezimalziffern, 4.296 alphanumerische Zeichen oder 1.817 Kanji-/Kana-Zeichen kodieren.^[7]

Der Micro-QR-Code mit einer Größe zwischen 11×11 und 17×17 Elementen nimmt bis zu 35 Ziffern auf bei einer Randbreite von mindestens 2 Elementen.

Lizenz

Japanische Aufenthaltsgenehmigung (Landing Permission) mit (für Wikipedia) anonymisiertem QR-Code

Die Verwendung des QR-Codes ist lizenz- und kostenfrei.^[8] Die Spezifikationen wurden von Denso Wave offengelegt und sind über die International Standards Organisation in der Schweiz erhältlich. Der Name „QR Code“ ist in Japan, den Vereinigten Staaten von Amerika, Australien und Europa als eingetragenes Warenzeichen von Denso Wave Incorporated besonders geschützt. Ein entsprechender Hinweis sollte bei Verwendung angebracht werden.^[8]

Der QR-Code ist als öffentlicher Standard etabliert. In Japan ist er sehr weit verbreitet, man findet ihn auf nahezu jedem Werbeplakat. Auch die japanische Regierung verwendet den QR-Code. So benutzt zum Beispiel die japanische Einwanderungsbehörde den QR-Code mit verschlüsselten Daten für das Visum, das bei der Einreise in den Reisepass eingeklebt wird.

Darstellung

Plakatwand mit QR-Code

Der QR-Code kann mit allen gängigen Verfahren problemlos gedruckt werden. Wie beim Strichcode ist allerdings auch hier ein möglichst hoher Kontrast wichtig, idealerweise schwarz auf weiß. In Abhängigkeit der Möglichkeiten des verwendeten Lesegerätes ist auch eine inverse Darstellung möglich. Es ist auch möglich, den Code farbig zu drucken, auch mit mehreren Farben. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass der Code als Halbtonbild bzw. als Strichbild gesehen einen gleichmäßigen Kontrast aufweist. Vermehrt wird der QR-Code auch im sogenannten „Direct Marking“-Verfahren auf Produkten angebracht. Sie werden zum Beispiel mit einem Laser direkt auf der Oberfläche des zu kennzeichnenden Materials eingebrannt. Diese QR-Codes können sehr klein sein und haben eine nahezu unbegrenzte Haltbarkeit. Das Toyota-Formel-1-Team verwendete diese Technik, um jedes einzelne noch so kleine Bauteil eines Rennwagens eindeutig identifizieren zu können.

In der Größe ist dem QR-Code beinahe keine Grenze gesetzt, solange das Lesegerät das Bild formatfüllend und differenziert aufnehmen kann. Es wurden schon Plakatwände und ganze Häuserfassaden mit einem einzigen QR-Code versehen.^[9]

Lesen von Codes

Mobiltelefone

→ Hauptartikel: Mobile-Tagging

Viele Mobiltelefone und PDAs verfügen über eine eingebaute Kamera und eine Software, die das Interpretieren von QR-Codes ermöglicht. Der als Mobile-Tagging bezeichnete Prozess ist in Japan äußerst populär. Er verbreitet sich seit 2007 auch in Europa.^[10]

Dekodierung einer URL mit einem Smartphone

Verbreitet ist die kodierte Abbildung einer Webadresse, verwendet in Zeitschriften, Informationsblättern oder großformatig auf Werbeplakaten. Der Vorteil dieser Methode ist, dass das mühsame Abtippen entfällt. Neben URLs enthalten QR-Codes in der Praxis beispielsweise Telefonnummern, Adressen, informierende Texte, Premium-SMS, vCards, WLAN-Zugangsdaten oder Geodaten.^[11]

Der erste QR-Code in Deutschland wurde am 16. Oktober 2007 von „Spex – Magazin für Popkultur“ auf der Titelseite veröffentlicht. Die Überschrift „Was sagt uns dieser Code?“ eröffnet einen Artikel, der sich mit dem Trend der 2D-Codes und deren Funktionsweise befasst. Der Autor bezeichnet den Code als Zeichen unserer Zeit, da der QR-Code sowohl von der Modebranche als auch der Musik- und Videoindustrie verwendet wird.^[12]

Am 9. November 2007 führte die gedruckte Welt Kompakt als erste Zeitung QR-Codes ein.^[13] Mittlerweile kann man den QR-Code in vielen anderen Zeitungen und Zeitschriften sehen.

Scanner

Scanner ist analog zu Strichcodelesern der gebräuchliche Begriff für die Lesegeräte. Sie verfügen über eine Kamera und einen Decoder. Zusätzlich bieten viele Geräte eine Zielhilfe, häufig in Form eines lasergenerierten Musters, welche das Lesefeld anzeigt.

Spezielle Lesegeräte sind in der Lage, auch QR-Codes zu lesen, die im Direct-Marking-Verfahren mit einem Laser direkt auf das Material gebrannt worden sind. Sie verfügen über eine hochauflösende Kamera und ein Makro-Objektiv sowie spezielle Algorithmen zum Eliminieren verfahrenstypischer Darstellungsfehler.

Design-QR-Code

Beispiel für einen Design-QR-Code (verlinkt auf die deutschsprachige Wikipedia-Mobil-Seite).

QR-Codes können mit einem Schriftzug, Logo oder Bild und durch Farbveränderung individualisiert oder mit mehr Aufwand komplett grafisch gestaltet werden. Durch geschicktes Vorgehen und Ausnutzung der Fehlerkorrektur bleibt die Funktion dabei erhalten. Solche QR-Codes werden häufig als Design-QR-Codes oder bei aufwändigerer Gestaltung als Custom-QR-Codes bezeichnet.

In den Anfängen beschränkte sich die Gestaltung häufig auf einen einfachen Austausch der Farben. Darüber hinaus kann zusätzlich ein Schriftzug oder ein Logo als kleine Pixelgrafik meist mittig auf den QR-Code gelegt oder direkt hineingearbeitet werden.

Dabei wird ein Teil der Daten des Codes von der Grafik einfach überlagert. Die Redundanz der Fehlerkorrektur im Level „H“ ermöglicht dies auf einer Fläche von bis zu 30 % des gesamten Codes. Technisch gesehen ist ein Design-QR-Code allerdings durch die überlagerte Grafik bereits soweit zerstört, dass er keine weitere Redundanz mehr bietet.

Heutzutage ist es möglich, wesentlich komplexere Custom-QR-Codes zu erzeugen, bei denen die Gestaltung über solche einfachen Verfahren hinausgeht. So werden QR-Codes gezielt an bestehende Corporate Designs angepasst oder in Marketingkampagnen integriert. Beispiele sind komplette Anzeigen, die von einem einzigen, aufwändig gestalteten Custom-QR-Code dominiert werden, oder Firmenlogos, die direkt als Custom-QR-Codes gestaltet sind.

Gefahren

Weil man dem QR-Code seinen Inhalt auf den ersten Blick nicht ansehen kann, ist es möglich, in ihm einen Link zu verstecken, der den Betrachter nach dem Scannen auf eine schädliche Seite führt oder sogar ungewollt Funktionen seines Smartphones ausführt.^[14][15] Dies betrifft allerdings alle verbreiteten 2D-Codes, die zur Kodierung von Webadressen verwendet werden und ist keine besondere Eigenart des QR-Codes.

Als Schutz davor wird bei den „seriösen“ Scannern der dekodierte QR-Code-Inhalt zunächst nur angezeigt, statt ihn auszuführen (z. B. einem Link folgend eine Seite aufzurufen).

Siehe auch

• Semacode
• Aztec-Code
• BeeTagg
• ShotCode
• DataMatrix-Code
• High Capacity Color Barcode
• Mobile-Tagging

Weblinks

 Commons: Quick Response Codes – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Denso Wave Website des Entwicklers des QR-Codes
• QR-Code-Generator (QR.de) mit ShortURL und Statistiken
• Demonstration des Fotohandy-PIN Verfahrens, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
• Online-QR-Code-Generator mit freier API, ermöglicht Erstellung eigener QR-Code-Anwendungen
• Online-QR-Code-Generator mit Integrationsmöglichkeit in die eigene Webseiten, ermöglicht das Anbieten eines eigenen QR-Code-Generators
• Wiki mit Auflistung von QR-Code-Lesern für Android und iPhone mit Funktionsvergleich und Privatssphäreinfo (englisch)
• QR-Codes mit Geo-Information verknüpfen zu einem QR-Code kann ein Ort oder Adresse entweder über eine API oder auf der Webseite direkt angegeben werden.

Einzelnachweise

1. ↑ QR Code Standardization | QR Code.com. Denso-wave.com. Abgerufen am 23. April 2009.
2. ↑ AIM GLOBAL Online Store. Aimglobal.org. Abgerufen am 23. April 2009.
3. ↑ Information technology – Automatic identification and data capture techniques – Bar code symbology – QR Code
4. ↑ Information technology – Automatic identification and data capture techniques – QR-Code 2005 bar code symbology specification
5. ↑ Synchronization with Native Applications. NTT DoCoMo. Abgerufen am 17. Februar 2009.
6. ↑ Barcode Contents. zxing – A rough guide to standard encoding of information in barcodes. Abgerufen am 17. Februar 2009.
7. ↑ http://www.denso-wave.com/qrcode/aboutqr-e.html
8. ↑ ^{a b} QR Code Patent FAQ. Denso Wave. Abgerufen am 11. September 2011.
9. ↑ Beispiele (Kaywa)
10. ↑ QR-Codes werden auch in Europa immer beliebter (Toyota Tsusho ID Systems)
11. ↑ QR Code Patent FAQ. Denso Wave. Abgerufen am 17. Januar 2011.
12. ↑ Cover der Spexx #311
13. ↑ WELT KOMPAKT führt den 2D-Code ein (Welt Online, 9. November 2007)
14. ↑ Warnung des Better Business Bureau
15. ↑ QR-Code-Gefahren auf Zeit Online, Artikel vom 21. September 2011 (abgerufen am 22. September 2011)