Was ist ein QR-Code? Funktionsweise, Datenkapazität und Fehlerkorrektur

Was ist ein QR-Code?

Ein QR-Code (Quick Response) ist ein zweidimensionaler Matrix-Barcode, der 1994 von Masahiro Hara bei Denso Wave, einem japanischen Automobilunternehmen, erfunden wurde. Ursprünglich zur Verfolgung von Fahrzeugteilen in der Fertigung entwickelt, haben sich QR-Codes zu einem der weltweit am häufigsten verwendeten Datenkodierungssysteme entwickelt.

Wie QR-Codes funktionieren

Ein QR-Code kodiert Daten mithilfe eines Rasters aus schwarzen und weißen Quadraten (Module genannt), die in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Der Kodierungsprozess umfasst mehrere Schritte: Datenanalyse, Modusauswahl, Zeichenkodierung, Fehlerkorrekturkodierung und schließlich die Platzierung der Module im Matrixraster.

Die drei Suchmuster — große Quadrate in drei Ecken des Codes — helfen dem Scanner, die Ausrichtung, Größe und Position des Codes zu bestimmen. Ein Zeitmustermuster verbindet die Suchmuster und hilft bei der Bestimmung der Rasterkoordinaten. Die Formatinformation kodiert die Fehlerkorrekturstufe und das verwendete Datenmaskenmuster.

Datenkapazität

QR-Codes können je nach Version (Größe) und Kodierungsmodus überraschend große Datenmengen speichern:

• Nur numerisch: bis zu 7.089 Zeichen
• Alphanumerisch: bis zu 4.296 Zeichen
• Binär (Bytes): bis zu 2.953 Bytes
• Kanji-Zeichen: bis zu 1.817 Zeichen

Der QR-Code-Standard unterstützt 40 Versionen, von 21×21 Modulen (Version 1) bis 177×177 Module (Version 40).

Fehlerkorrekturstufen

Eine der leistungsstärksten Funktionen von QR-Codes ist die integrierte Fehlerkorrektur basierend auf Reed-Solomon-Codes. Vier Korrekturstufen sind verfügbar:

• Stufe L (Niedrig): stellt ~7% beschädigter Daten wieder her
• Stufe M (Mittel): stellt ~15% beschädigter Daten wieder her
• Stufe Q (Quartil): stellt ~25% beschädigter Daten wieder her
• Stufe H (Hoch): stellt ~30% beschädigter Daten wieder her

Häufige Anwendungen

QR-Codes werden in mobilen Zahlungen, WLAN-Freigabe, Produktauthentifizierung, Marketingkampagnen, Veranstaltungstickets, Kontaktinformationen (vCards) und URL-Verkürzung verwendet. Ihre Fähigkeit, ohne spezielle Ausrüstung gescannt zu werden — nur eine Smartphone-Kamera — macht sie universell zugänglich.