QR-Code
Ein Café druckt den QR-Code der Speisekarte auf die Tische und setzt sein Logo in die Mitte. Auf den ersten Tischen lässt sich der Code sofort lesen, auf den neuen Aufklebern nicht: Die Designerin hat das Logo vergrößert. Der Code scheint heil, alle drei Eckquadrate sind da. Doch unter dem Logo ist ein Drittel der Bytes eines Blocks verschwunden, und die Korrektur der Stufe M repariert weniger. Das Handy schaut den Code an und schweigt.
Ein QR-Code schreibt Text in quadratischen Modulen: dunkel ist 1, hell ist 0. Die Daten sind in Bytes zerlegt und in einer Schlange angeordnet. Dazu kommen Reed-Solomon-Korrekturbytes: Mit ihnen stellt der Scanner den beschädigten Teil wieder her. Über den Daten liegt eine von acht Masken, damit der Code keine großen leeren Flecken hat. Maskennummer und Korrekturstufe stehen zweimal neben den Suchmustern.
| Was es ist | zweidimensionaler Matrixcode mit Fehlerkorrektur |
| Standard | ISO/IEC 18004; nationale Fassungen — JIS X 0510 in Japan, GB/T 18284 in China, GOST R ISO/IEC 18004 in Russland |
| Größe | Versionen 1–40: von 21×21 bis 177×177 Modulen, +4 Module Ruhezone |
| Kapazität | bis zu 7089 Ziffern, 4296 Buchstaben und Ziffern oder 2953 Bytes |
| Absicherung | Reed–Solomon über GF(256), 7 bis 30 % der Bytes |
| Gelesen mit | mit der Kamera: Ein Laserstrahl braucht eine Zeile, QR braucht das ganze Bild |
Etymologie
Schnelle Antwort, Mutter und Maß
Der Name QR ist eine in Japan erfundene englische Abkürzung; QR Code ist eine eingetragene Marke von Denso Wave. Die meisten Sprachen haben die lateinischen Buchstaben übernommen, das Chinesische dagegen nennt den Code nach seinem Aufbau — „zweidimensional“. Der Standard nennt den Code einen Matrixcode und seine Quadrate Module.
01 · Aufbau
Der Hilfsrahmen und die Byte-Schlange
Drei Suchmuster in den Ecken sagen der Kamera, wo der Code liegt und wie er gedreht ist. Die gestrichelte Taktlinie dazwischen legt die Rasterweite fest. Ab der zweiten Version stehen im Inneren Ausrichtungsmuster: Mit ihnen gleicht der Scanner Verzerrung und Papierwölbung aus. Neben den Suchmustern liegen 15 Formatbits, bei großen Versionen noch 18 Bits Versionsnummer.
Alles Übrige sind Daten. Sie werden in Doppelspalten zu zwei Modulen als Schlange geschrieben: von unten nach oben, dann von oben nach unten, von rechts nach links. Die Korrekturbytes folgen direkt auf die Daten. Bei großen Versionen sind die Bytes auf mehrere Blöcke verteilt und gemischt, sodass ein Fleck jeden Block ein wenig beschädigt statt einen Block ganz.
Wie ein Code Stufe und Maske verrät
Wählen Sie Korrekturstufe und Maske. Darunter stehen fünf Datenbits, zehn Prüfbits und die Schutzmaske. Diese Zeichenfolge wird zweimal geschrieben: um das linke obere Suchmuster und entlang der beiden anderen.
Code bauen und beschädigen
Der Code wird nach dem Standard aus Ihrem Text gebaut: Modus, Version, Blöcke, Reed–Solomon, Maske. „Struktur“ — klicken Sie auf ein Modul und erfahren Sie, wessen Bit es ist. „Maske“ — probieren Sie die acht Masken durch und sehen Sie die Strafpunkte. „Beschädigung“ — verdecken Sie die Mitte mit einem Logo, tropfen Sie Farbe darauf, zerkratzen Sie ihn. Der Scanner liest, was übrig ist, und repariert die Blöcke.
02 · Entwicklung zweidimensionaler Codes
Von der Zeile zur Fläche
Der lineare Code stieß an seine Längengrenze: Mehr als zwei Dutzend Zeichen passen nicht in eine Zeile. Zuerst stapelte man Zeilen, dann ging man zu einem Raster aus Modulen über. Jeder Code löste seine eigene Aufgabe: ein Bauteil in der Fabrik, ein Paket am Förderband, ein Ticket auf dem Display. QR setzte sich durch, weil er kostenlos wurde und in die Handys kam.
03 · Modi und Kapazität
Das Alphabet bestimmt die Größe
QR verdichtet Daten durch die Wahl des Modus. Ziffern gehen in Dreiergruppen zu 10 Bits. Lateinische Großbuchstaben, Ziffern und neun Zeichen gehen paarweise zu 11 Bits. Alles andere wird in Bytes zu 8 Bits geschrieben. Vor den Daten stehen 4 Bits Modus und ein Zeichenzähler.
04 · Was drinsteckt
Einfach Text nach Vereinbarung
QR selbst weiß nicht, dass in ihm ein Link oder ein Passwort steckt. Er speichert eine Zeichenfolge. Das Handy schaut auf den Anfang: https:// — Browser öffnen, WIFI: — mit dem Netz verbinden, BEGIN:VCARD — Kontakt speichern. Zahlungsstrings sind in jedem Land anders. Massenhafte QR-Zahlungen begannen in China: Alipay und WeChat Pay. In Indien ist es ein upi://pay-Link, im Euroraum eine SEPA-Überweisung im EPC-Format, in Brasilien Pix nach der EMVCo-Vorlage, in Russland Zahlungsdaten nach GOST R 56042-2014.
05 · Druckregeln
06 · Nachbarcodes
07 · Historischer Teil
Masahiro Hara erzählte, die Idee des Rasters sei ihm beim Go-Spiel gekommen: Schwarze und weiße Steine auf dem Brett tragen bereits viel Information. Die Schwierigkeit lag woanders — die Kamera muss den Code sofort zwischen Schrift und Bildern finden. Hara durchsuchte Zeitungen, Zeitschriften und Schachteln und wählte ein Breitenverhältnis, das im Druck fast nie vorkommt.
Das Muster 1 : 1 : 3 : 1 : 1 sieht entlang jeder Linie durch die Mitte gleich aus, unter welchem Winkel die Kamera auch schaut. Hat der Scanner drei solche Muster gefunden, kennt er Lage, Drehung und Größe des Codes, ohne ein einziges Datenbit zu lesen. Deshalb liest sich QR in jeder Ausrichtung, während man einen Strichcode mit der Zeile zum Strahl halten muss.
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