Wie funktionieren QR-Codes? Wofür jeder Teil des Musters da ist

Ein Handy liest einen QR-Code in etwa einer Zehntelsekunde, und der Ablauf ist immer derselbe: die drei Eckquadrate finden, das Raster bestimmen, eine Leiste lesen, die sagt, wie der Rest kodiert ist, eine Verwürfelung rückgängig machen, dann die Daten zusammensetzen und Beschädigtes reparieren.

Jedes Quadrat im Muster gehört zu einem dieser Schritte. Hier zu welchem.

Die drei Eckquadrate: finden und ausrichten

Die großen Quadrate in drei Ecken sind Suchmuster. Sie sind das Erste, wonach ein Scanner sucht, und ihr Verhältnis heller und dunkler Bänder — 1:1:3:1:1 entlang jeder Linie durch die Mitte — kommt in gewöhnlichen Bildern absichtlich selten vor, damit die Kamera sie auch in einem unruhigen Foto erkennt.

Drei, nicht vier, ist der ganze Kniff: drei Ecken legen fest, wo oben ist. Deshalb liest sich ein Code auch auf dem Kopf und schräg — und deshalb tötet eine verdeckte Ecke ihn vollständig, egal wie viel Fehlerkorrektur man bezahlt hat.

Die gepunkteten Linien: das Raster festlegen

Zwischen den Suchmustern laufen einzelne Linien aus abwechselnd dunklen und hellen Modulen — die Taktmuster. Sie sagen dem Scanner, wie viele Module der Code breit ist, damit er ein Raster über das Bild legen und wissen kann, wo jede Zelle liegt. Ohne sie liefe ein leicht gedrehtes Foto auf halber Strecke aus dem Takt.

Die kleinen Quadrate: Verzerrung ausgleichen

Ab Version 2 erscheinen kleinere Ausrichtungsmuster im Inneren. Sie sind Bezugspunkte, mit denen der Scanner Verzerrungen zurückrechnet — ein Code auf einer Flasche, einem gewölbten Etikett oder schräg fotografiert. Je größer der Code, desto mehr davon.

Die Leiste neben den Ecken: die Einstellungen

Um die Suchmuster gelegt ist die Formatinformation: die Fehlerkorrekturstufe und welche von acht Masken verwendet wurde. Sie wird vor den Daten gelesen, denn ohne sie sind die Daten nicht deutbar. Sie trägt einen eigenen kleinen Schutz, getrennt von der gewählten Stufe — weshalb die „30 % Schaden" nie für sie galten.

Maskierung: warum zwei Codes für denselben Link verschieden aussehen

Rohe kodierte Daten erzeugen oft große leere Flächen oder Streifen, und die verwirren eine Kamera — schlimmer noch, sie können ein Suchmuster imitieren. Also verknüpft der Encoder die Daten per XOR mit einer von acht Masken, bewertet das Ergebnis und behält die beste.

Deshalb ergibt dieselbe URL in verschiedenen Werkzeugen sichtbar unterschiedliche Muster — und deshalb lässt sich aus der Anordnung der Punkte mit dem Auge nichts „lesen".

Wie die Daten liegen

Daten werden in zwei Module breiten Spalten geschrieben, unten rechts beginnend, mäandernd nach oben, dann nach unten, dann nach oben — um die Funktionsmuster herum, nie durch sie. Vier Kodiermodi gibt es, und der Encoder nimmt den knappsten passenden: numerisch, alphanumerisch, Byte (das gewöhnliche URLs abdeckt) und Kanji.

Die Größe heißt Version, von 1 bis 40 — 21×21 Module bis 177×177, vier Module mehr je Seite pro Schritt. Ganz oben fasst eine Version 40 bei niedrigster Fehlerkorrektur rund 7.089 Ziffern oder 4.296 alphanumerische Zeichen. Gedruckt wird das nie: ein so dichtes Raster löst keine Handykamera in vernünftiger Größe auf.

Fehlerkorrektur: die zweite Kopie

Ein Teil jedes Codes sind Reed-Solomon-Daten — eine mathematische zweite Kopie, mit der ein Scanner rekonstruiert, was er nicht lesen kann. Vier Stufen: etwa 7 %, 15 %, 25 % und 30 % des Datenbereichs wiederherstellbar, von L bis H.

Dieses Budget bezahlt das Logo in der Mitte, den Kratzer, den Regen auf dem Aufkleber. Es ist auch der Grund, warum eine höhere Stufe das Muster dichter macht: die Wiederherstellungsdaten brauchen Platz.

Der weiße Rand gehört zum Code

Die Ruhezone — vier Module Freiraum ringsum — ist keine Dekoration. Sie ist die Art, wie der Scanner erkennt, wo der Code endet und die Welt beginnt. Eine eng gezogene Zierbordüre entfernt sie, und das ist einer der häufigsten Gründe, warum ein schön gedruckter Code nicht scannt.

Was ein dynamischer Code wirklich enthält

Ein verbreiteter Irrtum: ein dynamischer QR-Code speichere Ihr Ziel und aktualisiere sich irgendwie selbst. Kann er nicht — das Muster steht fest, sobald es gedruckt ist.

Kodiert ist ein Kurzlink: eine Domain und eine Handvoll Zeichen. Der Scan öffnet diesen Kurzlink, der dorthin weiterleitet, wohin der Code gerade zeigt. Ändern Sie das Ziel, folgt jedes gedruckte Exemplar, weil sich am gedruckten Muster nichts ändern muss.

Ein praktischer Nebeneffekt lohnt sich zu wissen: weil ein Kurzlink nur wenige Dutzend Zeichen hat, bleibt der Code auf niedriger Version mit großen, robusten Modulen. Ein statischer Code mit langer URL samt Kampagnenparametern braucht bei gleicher physischer Größe ein viel dichteres Raster — genau der Code, der auf dem Plakat versagt.

Kurze Antworten

• Was sind die drei großen Quadrate? Suchmuster — damit findet der Scanner den Code und seine Ausrichtung.
• Warum liest sich ein Code auf dem Kopf? Weil drei Ecken genügen, um oben zu bestimmen.
• Was sind die kleinen Quadrate innen? Ausrichtungsmuster gegen Verzerrung auf gewölbten oder schrägen Flächen.
• Warum sehen zwei Codes desselben Links verschieden aus? Maskierung: der Encoder wählt die bestbewertete von acht.
• Wie viel passt hinein? Bis etwa 7.089 Ziffern bei größter Version und niedrigster Korrektur — weit mehr, als druckbar ist.
• Ist der weiße Rand optional? Nein. Über die Ruhezone findet der Scanner die Kanten.
• Speichert ein dynamischer Code meinen Link? Nein, einen weiterleitenden Kurzlink — deshalb ist das Ziel ohne Nachdruck änderbar.