QR-Code


das Wort
„QR Code“

Der QR-Code (QR steht für englisch: quick response = schnelle Antwort) ist ein zweidimensionaler (2D) Code, der von der japanischen Firma Denso Wave im Jahr 1994 entwickelt wurde.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

QR-Codes

Ursprünglich wurde der QR-Code zur Markierung von Baugruppen und Komponenten für die Logistik in der Automobilproduktion eingesetzt. Die Anforderung hierzu kam vom Toyota-Konzern, für den Denso als Zulieferer unter anderem sämtliche elektrischen und elektronischen Baugruppen liefert. Denso Wave wiederum ist eine Tochter von Denso und entwickelt und produziert unter anderem auch Identifikationssysteme und Geräte zur mobilen Datenerfassung.

Der QR-Code besteht aus einer quadratischen Matrix aus schwarzen und weißen Punkten, die die codierten Daten binär darstellen. Eine spezielle Markierung in drei der vier Ecken des Quadrats gibt die Orientierung vor. Die Daten im QR-Code sind redundant vorhanden. Selbst wenn bis zu 30% des Codes zerstört sind, kann er dennoch entschlüsselt werden. Manche Benutzer personalisieren QR-Codes durch Verfremden mit einem Grafikprogramm, indem sie den QR-Code mit einem zusätzlichen Bild, häufig dem eigenen Gesicht, überlagern. Kommerziell werden solche mit Bildern versehenen QR-Codes als Design-QR vertrieben. [1]

Der japanische Standard für QR-Codes, JIS X 0510, wurde im Januar 1999 veröffentlicht und entspricht seit dem Jahr 2000 dem Standard ISO/IEC18004.

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 überhaupt definiert.

Kompletter Code

Datenteil entfernt

Datenteil hinzugefügt

Kapazität

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.

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 (177x177 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.[2]

Der Micro-QR-Code mit einer Größe zwischen 11x11 und 17x17 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

„QR Code is open in the sense that the specification of QR Code is disclosed and that the patent right owned by Denso Wave is not exercised.“ [3]

(deutsch etwa: „QR-Code ist in dem Sinn offen, dass die Spezifikation öffentlich ist und das Patent, dessen Rechte bei Denso Wave liegen, nicht ausgeübt wird.“)

Die japanische Webseite von Denso Wave erklärt zudem, dass der Name „QR Code“ selbst ein eingetragenes Warenzeichen von Denso Wave Incorporated in Japan und anderen Ländern ist.[4]

Die japanische Webseite ist in diesem Punkt recht sparsam ins Englische übersetzt. Aus dem japanischen Originaltext geht jedoch deutlich hervor, dass Denso Wave Incorporated jedem die Nutzung des QR-Codes frei und kostenlos gestattet.

Die kommerzielle Nutzung des QR-Codes ist lizenzfrei. Denso Wave ist zwar der Rechteinhaber, verzichtet allerdings auf die Ausübung der Rechte in Form von Lizenzgebühren. Dies wird sich auf absehbare Zeit auch nicht ändern, denn der QR-Code ist als öffentlicher Standard bereits etabliert. In Japan ist der QR-Code sehr weit verbreitet, man findet ihn nahezu auf 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. Eine Durchsetzung von Lizenzgebühren ist daher nahezu unmöglich.

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. 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 verwendet 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 sogar ganze Häuserfassaden mit einem einzigen QR-Code versehen. [5]

Lesen von Codes

Mobiltelefone

→ Hauptartikel: Mobile Tagging

QR-Codes auf einer Plakatwand in Japan

Mittlerweile verfügen viele Mobiltelefone und PDAs über eine eingebaute Kamera und eine Software, die das Lesen von QR-Codes ermöglicht. Für viele andere Geräte ist eine solche Software von anderen Anbietern erhältlich. Der als Mobile Tagging bezeichnete Prozess ist in Japan äußerst populär. Er verbreitet sich seit 2007 auch in Europa.[6]

Man verwendet ihn beispielsweise, um eine Webadresse darin zu kodieren. Der QR-Code wird dann in Zeitschriften, Informationsblättern oder großformatig auf Werbeplakaten abgedruckt. Da viele moderne Mobiltelefone einen Webbrowser enthalten, genügt es, den QR-Code durch die Lese-Software von der Mobiltelefonkamera erfassen zu lassen. Die Lese-Software entschlüsselt den Code und leitet, falls es sich um eine gültige Webadresse handelt, direkt auf die entsprechende Webseite. Der Vorteil in dieser Methode ist, dass das verhältnismäßig mühsame Abtippen entfällt. Der abgedruckte QR-Code kann aber auch andere Informationen enthalten, wie beispielsweise Telefonnummern, Adressen oder informierende Texte. Letztendlich kann man mit QR-Codes Texte aller Art kodieren.

Man kann komplette SMS mit QR-Codes kodieren, etwa für Premium-SMS-Dienste; nach dem Scannen muss der Benutzer nur noch auf „Senden“ drücken, um z. B. einen Bestellvorgang auszulösen.

In Deutschland führte am 9. November 2007 die gedruckte Welt Kompakt als erste Zeitung QR-Codes ein. Dahinter verbergen sich Webadressen mit weiteren Informationen zum jeweiligen Artikel.[7] Mittlerweile kann man den QR-Code auch in vielen anderen Zeitungen und Zeitschriften sehen, so zum Beispiel im Computermagazin „Chip“.

Computer

Für Computer (z.B. PC) ist Software erhältlich, welche mit einer Kamera aufgenommene QR-Codes dekodieren kann. Manche Programme können auch einen QR-Code, welcher aktuell auf dem Bildschirm angezeigt wird, erkennen und dekodieren. Hiermit ist es möglich, einen QR-Code mit einer gewöhnlichen Digitalkamera zu fotografieren und ihn später vom Computer dekodieren zu lassen.

Industriegeräte

Lesegeräte bestehen im Wesentlichen aus einem Framegrabber, der das analoge Signal einer monochromen Videokamera digitalisiert. Kamera und Optiken folgen häufig Industriestandards und können dem jeweiligen Zweck entsprechend gegen geeignete Modelle ausgetauscht werden. In einem Decoder wird das Bild mit speziellen Algorithmen analysiert und dekodiert. Die Daten werden je nach Gerät über eine serielle Schnittstelle (z.B. RS232) an eine Datenverarbeitungsanlage weitergegeben. Industriegeräte haben zudem oft zusätzliche Anschlüsse zur Integration in Speicherprogrammierbare Steuerungs-Anlagen – zum Beispiel für ein Triggersignal, das den Lesevorgang auslöst oder einen Signalausgang, um einer Prozesssteuerung mitzuteilen, wenn ein Code nicht gelesen werden konnte. Häufig gibt es einen Kontrollmonitor, auf dem das Kamerabild überwacht werden kann. Diese Geräte werden vor allem in der Logistik und in der Produktion eingesetzt, wo viele Codes in schneller Folge hintereinander zuverlässig überprüft oder gelesen werden müssen.

Scanner

Auch wenn der Begriff Scanner auf 2D-Lesegeräte nicht mehr ganz zutrifft, ist es analog zu Strichcodelesern der gebräuchliche Begriff für ein solches Lesegerät. Sie benutzen die gleiche Methode wie Industriegeräte, verfügen also über eine Kamera und einen speziellen 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 zur Eliminierung von verfahrenstypischen Darstellungsfehlern.

Scanner werden über RS232, USB, Bluetooth, WLAN oder proprietäre Funktechniken an Rechner zur Weiterverarbeitung der gelesenen Daten angeschlossen.

Handhelds

Handhelds sind spezialisierte Geräte zur mobilen Datenerfassung in Form von PDAs mit eingebautem Scanner. Der Scanner ist durch fortgeschrittene Miniaturisierung äußerst klein und energieeffizient. Diese Geräte sind ruggedized, also besonders geschützt gegen Stöße und Spritzwasser im oft rauen Alltag in Industrie, Handel und Logistik. Auf den Geräten sind derzeit hauptsächlich Windows Mobile, Windows CE oder Android im Einsatz.

Siehe auch

Weblinks

Commons Commons: QR code – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Beispiele (IT DeSign Inc.)
  2. ↑ http://www.denso-wave.com/qrcode/aboutqr-e.html
  3. ↑ Copyright (Denso Wave)
  4. ↑ Trademark (Denso Wave)
  5. ↑ Beispiele (Kaywa)
  6. ↑ QR-Codes werden auch in Europa immer beliebter (Toyota Tsusho ID Systems)
  7. ↑ WELT KOMPAKT führt den 2D-Code ein (Welt Online, 9. November 2007)






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