Wie funktioniert ein QR-Code? Die Quadrate, die Links und Text speichern

Sie stehen auf Speisekarten, Bahntickets, Paketen, Plakaten und Bezahlterminals. Halte die Handykamera auf eines dieser pixeligen Quadrate, und in Sekundenbruchteilen erscheint ein Link oder eine Nachricht. Ein QR-Code sieht aus wie zufälliges Rauschen, doch jedes Quadrat hat eine Aufgabe.

Geboren in einer Autofabrik

Anfang der 1990er-Jahre verfolgten japanische Autofabriken ihre Teile mit klassischen Strichcodes. Doch ein Strichcode speichert nur etwa 20 Zeichen, und Arbeiter mussten pro Kiste viele Etiketten scannen. 1994 entwickelte der Ingenieur Masahiro Hara bei Denso Wave, einem Unternehmen der Toyota-Gruppe, einen zweidimensionalen Code, der viel mehr Daten fasst und sehr schnell lesbar ist. Er nannte ihn QR, für Quick Response.

Entscheidend: Denso beschloss, sein Patent nicht durchzusetzen, sodass jeder QR-Codes frei nutzen und erzeugen durfte. Diese Offenheit und Handykameras, die sie lesen können, verbreiteten QR-Codes weltweit; während der COVID-19-Pandemie explodierte ihre Nutzung für kontaktlose Speisekarten und Check-ins.

Die Anatomie eines QR-Codes

• Positionsmuster: die drei großen Quadrate in den Ecken. Ihr Muster ineinander verschachtelter Quadrate erkennt Software in jedem Bild leicht, und ihre Lage zeigt, wie herum der Code liegt. Weil es nur drei sind, verrät die leere vierte Ecke die Ausrichtung.
• Taktmuster: Linien abwechselnd schwarzer und weißer Module zwischen den Positionsquadraten. Mit ihnen ermittelt der Leser Rastergröße und die Lage jedes Moduls, auch wenn der Code leicht verzerrt ist.
• Ausrichtungsmuster: kleinere Quadrate in größeren Codes, die gewölbte oder schräge Flächen ausgleichen.
• Datenmodule: der Rest des Rasters. Jedes Modul ist ein Bit: dunkel für 1, hell für 0. Bitgruppen codieren Zahlen, Buchstaben, Symbole oder japanische Schriftzeichen.
• Ruhezone: der leere Rand um den Code, der ihn von Text und Bildern trennt.

Einen Code lesen

Richtet man die Kamera auf einen QR-Code, sucht die Software die drei Positionsmuster, entzerrt das Bild, vermisst das Raster, liest jedes Modul als 0 oder 1 und decodiert das Ergebnis. Ist es eine Webadresse, bietet das Handy an, sie zu öffnen.

Fehlerkorrektur: Warum beschädigte Codes funktionieren

QR-Codes enthalten Zusatzdaten nach der Reed-Solomon-Fehlerkorrektur – derselben Mathematik wie bei CDs und in der Weltraumkommunikation. Es gibt vier Stufen. Auf der höchsten, Stufe H, bleibt ein Code lesbar, selbst wenn bis zu 30 % verschmutzt, zerrissen oder verdeckt sind. Deshalb können Gestalter Logos in die Mitte setzen.

Vorsicht beim Scannen

Ein QR-Code ist nur Daten; er kann das Handy nicht selbst hacken. Er kann aber auf eine gefälschte Website führen. Betrüger kleben manchmal falsche Codes über echte an Parkautomaten oder Plakaten – das nennt man „Quishing“. Vor der Eingabe von Passwörtern oder Zahlungsdaten prüfen, ob die Webadresse die erwartete ist.

Kurz gesagt

• QR-Codes speichern Daten in einem Raster aus schwarzen und weißen Modulen, je ein Bit.
• Drei Positionsquadrate lassen Kameras Code und Ausrichtung sofort finden.
• Takt- und Ausrichtungsmuster helfen beim Vermessen, selbst auf gewölbten Flächen.
• Fehlerkorrektur hält Codes lesbar, auch wenn bis zu 30 % beschädigt sind.
• Erfunden wurden sie 1994 von Masahiro Hara bei Denso Wave für Autoteile.
• Vor der Eingabe persönlicher oder Zahlungsdaten immer die Webadresse prüfen.