Wie ein QR-Code funktioniert: Geschichte, Norm und Technik

Warum ihn jeder nutzen darf

DENSO WAVE hält Patente auf den QR-Code, hat aber erklärt, sie nicht auszuüben. Jeder darf QR-Codes erzeugen und verwenden, ohne Anmeldung und ohne Gebühr, solange sie der Norm entsprechen. Das ist der Grund, warum es Generatoren wie unseren überhaupt geben kann, und es ist einer der Gründe, warum sich der QR-Code durchgesetzt hat.

Geschützt ist das Wort: „QR Code“ ist eine eingetragene Marke der DENSO WAVE INCORPORATED. Die Marke gilt für den Namen, nicht für das Bild. Wer das Wort auf einer Website oder in einer Veröffentlichung verwendet, soll nach den Angaben von DENSO WAVE auf die Marke hinweisen. Deshalb steht der Hinweis auch auf dieser Seite.

Patentfrei oder gemeinfrei ist der QR-Code damit nicht. Die Patente bestehen, sie werden nur nicht durchgesetzt, und das gilt für normgerechte QR-Codes. Wer eine eigene, abweichende Variante bauen will, soll sich laut DENSO WAVE vorher melden.

Die Norm: Wer die Regeln schreibt

Der QR-Code ist kein Firmenformat geblieben. Im Oktober 1997 wurde er Standard des Branchenverbands AIM International, im Januar 1999 japanische Industrienorm (JIS X 0510), im Juni 2000 internationale Norm: ISO/IEC 18004. Die Norm wurde 2006 und 2015 überarbeitet. Aktuell gilt die vierte Ausgabe, ISO/IEC 18004:2024, erschienen im August 2024.

Die Norm legt fest, wie ein QR-Code aufgebaut ist, wie Daten kodiert werden und wie viel Rand er braucht. Das ist der praktische Wert für dich: Ein normgerechter QR-Code wird von jedem Gerät gelesen, das sich an dieselbe Norm hält, egal wer ihn erzeugt hat und in welchem Land er hängt.

Neben dem bekannten QR-Code gibt es Varianten. Genormt sind der Micro QR Code für sehr kleine Flächen, der zur selben Norm gehört, und der rechteckige rMQR (ISO/IEC 23941:2022) für schmale Streifen. Für die weiteren Varianten von DENSO WAVE, etwa iQR, SQRC und Frame QR, nennt das Unternehmen keine Norm. Unser Generator erzeugt den gewöhnlichen QR-Code, den jede Handykamera kennt.

Wie ein QR-Code aufgebaut ist

Ein QR-Code besteht aus kleinen Quadraten, den Modulen, schwarz oder weiß. Die Norm kennt 40 Größen, Versionen genannt: Version 1 hat 21 mal 21 Module, jede weitere Version vier Module mehr je Seite, Version 40 hat 177 mal 177. Je mehr Inhalt, desto höher die Version. Ein Teil der Module trägt keine Daten, sondern hilft dem Lesegerät:

• Drei Positionsmuster oben links, oben rechts und unten links: Daran findet die Kamera den QR-Code und erkennt seine Lage
• Ausrichtungsmuster, ab Version 2: Kleinere Quadrate, mit denen das Lesegerät Verzerrungen ausgleicht, etwa auf einer gewölbten Flasche
• Taktlinien: Zwei Reihen aus abwechselnd schwarzen und weißen Modulen, an denen das Raster abgezählt wird
• Formatinformation: Sie nennt die Stufe der Fehlerkorrektur und das Maskenmuster
• Versionsinformation, ab Version 7: Sie nennt die Größe des QR-Codes
• Ruhezone: Ein freier Rand von vier Modulen an allen Seiten

Wegen der drei Positionsmuster lässt sich ein QR-Code aus jeder Richtung lesen, auch kopfüber. DENSO WAVE nennt das „lesbar aus 360 Grad“. Aus demselben Grund sind die Eckquadrate und der Rand genau das, was bei der Gestaltung unangetastet bleiben muss.

Wie der Inhalt hineinkommt

Der Inhalt wird nicht Zeichen für Zeichen gleich gespeichert. Die Norm kennt vier Kodierungen: Numerisch für reine Ziffern, alphanumerisch für Ziffern, Großbuchstaben und einige Sonderzeichen, Byte für beliebige Daten wie eine Internetadresse mit Kleinbuchstaben oder Umlauten, und Kanji für japanische Schriftzeichen. Je enger die Kodierung zum Inhalt passt, desto weniger Module braucht er.

Daraus ergibt sich die größte Menge, die in einen QR-Code passt. Bei Version 40 und der niedrigsten Fehlerkorrektur sind es 7.089 Ziffern, 4.296 alphanumerische Zeichen, 2.953 Byte oder 1.817 Kanji. Die oft genannte Zahl von rund 7.000 Zeichen gilt also nur für reine Ziffern. In der Praxis ist ein so voller QR-Code kaum noch zu drucken: Je kürzer der Inhalt, desto gröber das Raster und desto besser wird er gelesen.

Zu den Daten kommen Prüfdaten nach dem Reed-Solomon-Verfahren. Die Norm kennt vier Stufen, L, M, Q und H, die rund 7, 15, 25 und 30 Prozent der gespeicherten Daten wiederherstellen können. Gemeint sind Datenwörter, nicht Fläche: Fehlt eines der drei Positionsmuster, hilft keine Stufe. Zum Schluss legt der Encoder eines von acht Maskenmustern über die Daten, das einzelne Module umkehrt, und wählt das mit den wenigsten Strafpunkten. So entstehen keine großen einfarbigen Flächen und keine Muster, die wie ein Positionsmuster aussehen.

Kurzer Inhalt, grobes Raster, leicht zu lesen. Das ist der technische Grund hinter dem Rat, kurze Adressen zu verwenden.

Wie er sich verbreitet hat

Erfunden wurde der QR-Code für die Industrie, bekannt wurde er durch das Handy. Laut DENSO WAVE verbreitete er sich in Japan ab 2002, als Mobiltelefone mit Lesefunktion auf den Markt kamen. Als erstes Gerät gilt das Sharp J-SH09 vom August 2002. In China bieten Alipay und WeChat Pay seit den 2010er Jahren das Bezahlen per QR-Code an.

In Europa stand lange eine Hürde im Weg: Man brauchte eine eigene App zum Scannen. Seit iOS 11 aus dem Jahr 2017 erkennt die Kamera des iPhones QR-Codes von selbst. Bei Android gibt es kein einzelnes Stichdatum, das hängt vom Hersteller ab. Google hat 2018 angekündigt, die Erkennung über Google Lens in die Kamera-Apps zu bringen, und mit Android 13 kam ein eigener QR-Scanner in die Schnelleinstellungen.

Oft heißt es, die Corona-Pandemie habe dem QR-Code den Durchbruch gebracht. Belastbare Zahlen dazu sind selten, die meisten stammen von Anbietern von Generatoren. Eine Umfrage des Digitalverbands Bitkom aus dem Herbst 2020 misst einen Ausschnitt: 24 Prozent der Befragten in Deutschland scannten QR-Codes oder Strichcodes auf Lebensmitteln, im Jahr davor waren es 17 Prozent.

Was das für deinen QR-Code heißt

Die Technik erklärt die Regeln aus den anderen Ratgebern. Der helle Rand ist die Ruhezone der Norm, deshalb darf ihn im Layout niemand wegnehmen. Die Eckquadrate sind die Positionsmuster, deshalb bleiben sie bei der Gestaltung erkennbar. Und ein Logo in der Mitte geht nur, weil die Fehlerkorrektur die abgedeckten Daten ersetzt.

Für die Praxis genügt es, drei Dinge mitzunehmen: Kurze Inhalte ergeben einen QR-Code, der sich leichter lesen lässt. Ein normgerechter QR-Code läuft nicht ab und gehört niemandem, er funktioniert, solange das Ziel dahinter besteht. Und alles, was den Aufbau stört, etwa fehlender Rand, verfremdete Ecken oder zu wenig Kontrast, kostet Lesbarkeit.