Quadratisch, praktisch, Code

Erfinderische und praktische Anwendungen für QR-Codes

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Man kennt die schwarzweißen Pixel-Quadrate von Plakaten, Weinflaschen und Kaffeebechern. Sie übertragen Web-Adressen, Visitenkarten und andere Informationen aufs Smartphone, beispielsweise die Zugangsdaten fürs WLAN. Kostenlose Web-Dienste erstellen QR-Codes in beliebigen Farben und inklusive individuellem Logo.

QR-Codes übertragen Daten an geneigte Smartphone-Nutzer, etwa Web-Adressen von Werbeplakaten, YouTube-Videos von Konzertkarten oder Wegbeschreibungen auf Google Maps von Visitenkarten. Museen und Tourismus-Behörden übermitteln mit den Pixelquadraten Informationen über Flora, Fauna und Denkmäler.

In den Codes lassen sich auch andere Inhalte verpacken. Reader-Apps können Informationen einer Visitenkarte via QR-Code direkt ins Adressbuch des Smartphones befördern, eine SMS öffnen, einen Telefonanruf starten oder ein Skype-Gespräch aufbauen. Ein lässiger Einsatz mit Nerd-Faktor ist ein Pappschildchen mit einem Code, über den man Gäste im eigenen Café, Hotel oder Wohnzimmer mit dem Smartphone ins WLAN holt.

Unter Android interpretiert Google Goggles QR-Codes; das Windows Phone scannt über die Bing-App. Es gibt allerdings bessere Apps zur Interpretation der Bithaufen, etwa den i-nigma Reader und die Shopping-App RedLaser. Beide verstehen unterschiedliche Datenmodelle und stehen jeweils für Android, iOS und Windows Phone zur Verfügung.

Der Quick Response Code wurde 1994 von der japanischen Toyota-Tochter Denso Wave zur maschinellen Erfassung von Lagerbeständen entwickelt. Er sollte robust sein, also auch lesbar bleiben, wenn die Aufkleber verschmutzt oder zerrissen waren und mehr Daten erfassen können als die bisher bekannten Strichcodes.

Der Vorteil gegenüber den Strichen auf der Milchpackung: Durch die zweidimensionale Anordnung bringt die Matrix auf gleicher Fläche deutlich mehr Daten unter als die eindimensionale Variante. Ein Strichcode erfasst gerade mal 13 Zeichen; ein QR-Code kann bis zu 4296 alphanumerische Zeichen enthalten.

Kenne deinen Code

Die Daten werden je nach Anforderung unterschiedlich aufgelöst als schwarze und weiße Punkte kodiert. Je mehr Daten der Code umfassen soll, desto komplexer wird er. Die kleinste Variante enthält nur 21 × 21, die größte bringt es auf 177 × 177 Punkte. In der Praxis sollte man sich aufs Nötigste beschränken, denn alte Smartphones bekommen Probleme mit Codes, die mehr als wenige Hundert Zeichen enthalten.

QR-Codes sind lizenzfrei nutzbar. Dementsprechend gibt es eine Vielzahl von Diensten, die sie kostenlos erstellen. Die meisten Codes sollen vermutlich gedruckt werden. Mit 2,5 cm × 2,5 cm geraten sie je nach Zeichendichte bereits sehr klein; Codes auf kleiner Fläche können alte Handys nicht mehr problemlos erfassen. Nach oben sind keine Grenzen gesetzt – selbst die Wände von Kaufhäusern werden mit QR-Codes ausstaffiert.

Wenn die minimale Seitenlänge für den Druck etwa ein Zoll beträgt, muss die Druckdatei für den Code mindestens 300 Pixel Kantenlänge aufweisen. Einige Web-Dienste exportieren Codes in den beliebig skalierbaren Vektorformaten SVG und EPS. Als Pixelgrafik geben einige Dienste für große Drucke nicht die ausreichende Auflösung aus – müssen sie aber auch nicht, denn die schwarzweißen Muster lassen sich mit geeigneten Algorithmen ohne Verluste vergrößern.

Das können viele bildverarbeitende Programme, etwa IrfanView, Paint.Net, Gimp und Photoshop. Hier darf man aber nicht für Fotos optimierte Interpolationsalgorithmen wie bikubisch, S-Spline, Smart-Scale oder Lanczos wählen, da sie störende Graustufen einfügen würden. Stattdessen muss man auf die schlichteste Variante setzen. Sie heißt Pixelverdopplung, Pixelwiederholung, schnell oder resize. Generell ist es die erste und einfachste Option von mehreren Algorithmen. Gibt man als Auflösung Vielfache mit dem Faktor Zwei an, bleibt die Bilddatei gestochen scharf.

Für die Darstellungsgröße ist übrigens nicht die Gesamtfläche, sondern die Anzahl der Datenpixel auf der bedruckten Fläche entscheidend. Wenn man nicht viel Platz zur Verfügung hat, ist es klüger, die transportierte Datenmenge zu reduzieren, beispielsweise indem man eine kurze URL kodiert. Wenn sie zu lang ist, kürzt man sie über Dienste wie bit.ly, ow.ly oder goo.gl ab.

Attagge!

Vom Sicherheitsstandpunkt sind QR-Codes nicht unproblematisch, denn sie geben keinen Hinweis auf ihren Inhalt. Da sie leicht zu erstellen sind, lässt sich mit ihnen allerhand Schindluder treiben. Übeltäter überkleben Codes auf Plakaten mit Fälschungen und verlinken darüber auf Phishing-Seiten. Mit sogenanntem Attagging verschafft sich der Angreifer unter Umständen Zugriff auf die Kamera oder das GPS-Modul oder versucht sein Ziel dazu zu bewegen, kostspielige SMS ins Ausland zu verschicken.

Man sollte die Daten in Augenschein nehmen, bevor man einen Link an den Web-Browser übergibt, einen Anruf tätigt oder eine SMS verschickt – dabei helfen die oben genannten Reader-Apps RedLaser und i-nigma. Es kann außerdem nicht schaden nachzuschauen, ob der ursprüngliche Code überklebt worden sein könnte.

Die Farbgebung in Schwarzweiß ist übrigens nicht zwingend. Sie bietet sich lediglich an, weil sie den höchstmöglichen Kontrast darstellt. Einige Web-Dienste färben QR-Codes unterschiedlich ein. In einem gewissen Rahmen kann man den Code auch in der Form variieren oder in der Mitte ein Logo einblenden. Das sieht hübsch aus und hilft, Original und Fälschung zu unterscheiden.

Mutwillig beschädigt

Bildelemente im Code sind möglich, weil die Erfinder des Pixelcodes mit Kratzern und ähnlichen Einwirkungen aus dem Lageralltag rechneten. Die Code-Matrix enthält eine Abfolge aus Nutzdaten und redundanten Informationen, die der Fehlerkorrektur dienen. Damit sind die Codes auch noch lesbar, wenn sie beschädigt oder teilweise verdeckt sind.

Die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur nach Irving S. Reed und Gustave Solomon sichert die Unversehrtheit der Daten, wenn die Kräfte der Natur oder des Designers auf das Pixelquadrat eingewirkt haben. Das Verfahren fand außerdem Anwendung bei der Kommunikation im Voyager-Programm, stellt die Wiedergabe von zerkratzten CDs, DVDs und Blu-ray Discs sicher und hilft bei der geschmeidigen Datenübertragung per DSL und DVB.

Man kann das Verfahren zweckentfremden und den Code bis zu einem gewissen Grad mutwillig beschädigen, um Informationen für das Auge einzubauen. Der Code liest sich von rechts unten im Zickzackkurs nach links oben, wobei der erste Teil die reinen Nutzdaten, der zweite die Korrekturdaten enthält. Den Anteil der redundanten Datenmenge kann man in vier Stufen angeben. Bis zu 30 Prozent des Codes dürfen in der höchsten Stufe H zerstört sein. Dazwischen gibt es noch die Abstufungen L (7 Prozent), M (15 Prozent) und Q (25 Prozent). Höhere Korrekturstufen führen auch zu erhöhter Datenmenge. Auch hier gilt im Sinne der Lesbarkeit also: je weniger, desto besser.

Aber wo bleibt da der Spaß? QR-Codes können auch gut aussehen und immer noch lesbar sein. Der Designer Duncan Robertson kam auf die Idee, die Fehlerkorrektur für die visuelle Kommunikation zu nutzen, und bastelte in Photoshop ein paar Pixel so um, dass sie in der Mitte eine Art 8-Bit-Version des BBC-Logos ergaben. Der Code war danach noch lesbar. Es ist tatsächlich so einfach: Das Logo wird unter bewusster Zerstörung des Codes eingebettet, statt die Daten um das Logo herumzuschreiben.

Robertson nutzte für das Logo die Pixelauflösung des Datenrasters. Für den Code-Reader ist das allerdings uninteressant, denn er sieht lediglich kaputte Pixel. Genauso gut kann man jedes beliebige Bild in allen erdenklichen Farben einfügen – und genau das wird mittlerweile auch gerne getan.

QR-Codes selbst gemacht

Eine einfach zu bedienende und flexibel einsetzbare Web-Anwendung für QR-Codes findet sich auf goqr.me. Der QR-Code Generator erstellt auf problemlose Weise QR-Code-Grafiken aus Text oder aus einer URL und auch solche, die zum Telefonanruf oder zum Versand einer SMS auffordern oder eine vCard ans Adressbuch schicken.

Die Aufmachung ist nüchtern und funktional. Über die Optionen kann man den Grad der Fehlerkorrektur sowie die Hintergrund- und die Datenpixelfarbe bestimmen. Außerdem kann man einen Rahmen um den Code legen und die Zeichenkodierung von UTF-8 auf ISO-8859-1 stellen. Leider speichern QR-Codes nicht den Zeichensatz. Verschiedene Reader raten also oder gehen entweder von UTF-8 oder von ISO-8859-1 aus, wobei die Tendenz Richtung UTF-8 geht. Wer auf Nummer sicher gehen möchte, verwendet also keine Umlaute und exotische Sonderzeichen.

Während der Nutzer die Daten eintippt, erscheint bereits der Code im Fenster rechts daneben. So lässt er sich nebenbei mit dem Smartphone kontrollieren, man behält die Kontrolle über die Komplexität und kann die Botschaft zur Not durch Datenreduktion, etwa über die oben genannten URL-Shortener, weniger komplex gestalten.

Die Betreiber Andreas Haerter und Andreas Wolf versichern, die online eingegebenen URL- oder vCard-Informationen nicht auszuwerten. Über einen Shop bei zazzle.de lassen sich die erstellten Codes auf T-Shirts, Tassen, Visitenkarten und Taschen gedruckt bestellen.

Bunte Pixel

Der Web-Dienst auf qrcode-monkey.de bindet auf Wunsch Logos und andere Bildelemente in QR-Codes ein. Er erstellt Code-Quadrate in hoher Auflösung mit über 3000 Pixeln Kantenlänge aus den üblichen Daten wie URL oder vCard. QR-Code Monkey erstellt aber auch Codes, über die sich das Smartphone mit dem WLAN verbinden kann – das kann längst nicht jeder Dienst.

Über eine kleine Galerie kann man populäre Logos einfügen, zum Beispiel die von Facebook, Twitter, Vimeo oder YouTube oder Piktogramme für WLAN, Anruf, E-Mail oder Visitenkarte. Außerdem darf man eigene Grafiken in den Formaten PNG, JPEG und GIF hochladen. Das Logo erscheint anschließend in der Bildmitte. Auch die Farbe des Codes lässt sich ändern, etwa damit sie mit der Hintergrundfarbe des Logos übereinstimmt. Auf Wunsch kann man einen Farbverlauf darüberlegen.

Der Dresdner Entwickler Norbert Sroke stellt den QR-Code Monkey sowohl für private als auch für kommerzielle Nutzung kostenlos zur Verfügung und versichert, dabei keine Daten zu erheben. Er startete den Dienst nach Angaben gegenüber c’t ohne finanzielle Interessen und verdient mittlerweile Geld über ein Partnerprogramm mit Visualead (siehe unten) und – wie goqr.me – über den Verkauf von Produkten via Zazzle.de.

Verschobene Daten

Der QArt Coder von Russ Cox baut Bildvorlagen auf völlig andere Weise in die Code-Matrix ein als der QR-Code Monkey oder andere Dienste. Er kodiert außerdem ausschließlich Web-Adressen. Außer der zu kodierenden URL muss man eine JPEG-Vorlage ergänzen. Der QArt Coder ordnet die Datenpixel so an, dass sie anschließend die Helligkeitsunterschiede der Bildvorlage wiedergeben und das Bild so als Schwarzweißausgabe im Code selbst sichtbar wird.

Russ Cox weist darauf hin, dass der Text kurz und das Bild kontrastreich sein sollte, damit man etwas erkennt. Außerdem darf das JPEG-Bild nicht allzu hoch aufgelöst sein. Auf Position und Größe des Bilds sowie auf Fehlerkorrektur und Anzahl der Pixel kann man mit ein paar Reglern Einfluss nehmen.

Für die bildliche Darstellung nutzt Cox die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur. Außerdem macht er sich die Mustervorlagen zur Code-Erstellung zunutze. Acht verschiedene Masken in Form von Streifen, Karos und anderen Strickmustern sollen eigentlich dafür sorgen, dass das Datenmuster nicht mit den Markierungen zur Ausrichtung verwechselt werden kann. Cox nutzt diese Masken zu Beginn der Code-Erstellung, um damit das Bild in den Code einzuschleusen.

Im einfachsten Fall wird in einem großen Block das Bild wiedergegeben und in einem oder zwei weiteren die Code-Information. In einem zweiten Schritt nimmt das Verfahren von Cox daher Einfluss auf die einzelnen Code-Blöcke. Das wiedergegebene Bild wird dadurch größer und zeigt in einzelnen Bereichen Rauschen, das durch die eigentlichen Daten hervorgerufen wird.

Tracking und Analyse

Die Webseite der Firma QR Manager baut ebenfalls URLs, Kontaktdaten und WLAN-Zugangsdaten, aber auch Termine in QR-Codes ein. Abgesehen von Farbe und Größe kann man auf den Grad der Fehlerkorrektur Einfluss nehmen. Den Web-Dienst stellt die Firma kostenlos zur Verfügung, speichert aber alle eingegebenen Daten.

Sie erstellt QR-Codes für ihre Kunden und sammelt für diese mittels Online-Tracking auch Daten über die Nutzer der Codes. Je nach Paket geht die Analyse unterschiedlich weit. Beim Aufruf eines Codes schaltet der Anbieter vor den Abruf der eigentlichen Daten eine Tracking-URL, die über den HTTP-Header Sprache, Betriebssystem und Browsertyp ermittelt. Über WURFL (Wireless Universal Resource FiLe) lassen sich auch das Gerät und über einen GeoIP-Dienst das Land beziehungsweise der Standort des Providers ermitteln.

Das Tracking dient zur Analyse der Zielgruppe eines beworbenen Artikels. Die Tracking-URL hat für den Kunden außerdem den weiteren Vorteil, dass er über ein mitgeliefertes CMS die Ziel-URL nachträglich ändern kann.

Fremdfarben im Code

Die Firma Egoditor stellt auf ihrer Webseite QRCode-Generator.de einen Dienst zur Verfügung, mit dem sich auf die Schnelle ein einfacher QR-Code aus einer URL oder beliebigem anderen Text erstellen und als JPEG herunterladen lässt. Die Log-Files über die Nutzung werden anonymisiert gespeichert und ausgewertet. Darüber informiert eine ausführliche Datenschutzerklärung.

Für Geschäftskunden steht das QR-Code Management System als Web-Anwendung zur Verfügung. Es wertet ebenfalls Nutzungsdaten über aufgerufene QR-Codes aus und erfasst dabei Datum und Zeit, Land, Stadt, Gerät und Betriebssystem. Stadt und Land ermittelt es aus der IP-Adresse, die der Anbieter nach eigenen Angaben gegenüber c’t ähnlich wie Google Analytics anonymisiert speichert. Anders als bei bit.ly und goo.gl sind die Statistiken zum Aufruf der Seiten nicht öffentlich einsehbar.

Die Designer von Egoditor entwerfen auf Anfrage deutlich komplexere Codes, als die bisher genannten Web-Dienste. Außer einem Logo in die Mitte des Codefeldes und eingefärbter Datenpixel verändern sie auch die Form des Rasters oder der Kästchen. Bei stark abweichendem Design kann es allerdings vorkommen, dass man einige Male scannen und mit Licht und Ausrichtung experimentieren muss, bevor der Code erkannt wird. Für c’t haben die Mitarbeiter der Bielefelder Firma ein paar Beispiele entworfen, die zeigen, wie weit man das Umformen des klassischen Pixelrasters treiben kann, ohne die Lesbarkeit allzu sehr zu beeinträchtigen.

Code im Bild

Der Visual QRCode Generator verfolgt aus visueller Perspektive einen sehr interessanten Ansatz. Er bindet nicht Bilder in QR-Codes ein, sondern baut QR-Codes an einer bestimmten Stelle innerhalb einer Bilddatei ein. Erst nach Upload eines Fotos oder einer Grafik steht die Wahl der kodierten Daten an. Visualead kommuniziert neben URLs, vCards und anderen Dingen auch Anwendungs-URLs für verschiede mobile Plattformen, das Folgen auf Twitter oder Nutzerinformationen via Skype oder LinkedIn. Anschließend platziert man das Code-Quadrat auf eine geeignete Stelle im Bild.

Der Anbieter Visualead setzt ein Nutzerkonto voraus, speichert alle Daten und wertet sie aus. Dahinter steckt ein wirtschaftliches Interesse. Nach Erstellen eines Codes muss sich der Nutzer zwischen den Tarifmodellen Gold und Silber entscheiden. Visualead verlangt pro Code 56 beziehungsweise 14 US-Dollar und bietet nebenbei Analyse-Funktionen und Support an. Daneben gibt es auch eine kostenlose Variante, bei der man ohne Analyse auskommen muss. Außerdem zeigt Visualead dann nach dem Scan eines Codes Werbung, bevor der eigentliche Inhalt beim Nutzer erscheint.

Sensible Daten

Dass Visualead ein Nutzerkonto voraussetzt, weckt kein Vertrauen. Schwerer wiegt, dass beim Abruf der QR-Codes beim Endnutzer Werbung erscheint, auf die der Autor keinen Einfluss hat. Sie wird damit zum Teil der eigentlichen Botschaft. Besser fährt man mit den genannten nicht kommerziellen Diensten goqr.de und QR Code Monkey.

Das Angebot von Tracking-Diensten mag zunächst vor dem Abruf von QR-Codes abschrecken, allerdings geht es dabei in erster Linie um Häufigkeit sowie Zeit und ungefähren Ort des Zugriffs und damit um weit weniger Konkretes als bei Amazon oder Payback. (akr)

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Infos zum Artikel

Kapitel
  1. Kenne deinen Code
  2. Attagge!
  3. Mutwillig beschädigt
  4. QR-Codes selbst gemacht
  5. Bunte Pixel
  6. Verschobene Daten
  7. Tracking und Analyse
  8. Fremdfarben im Code
  9. Code im Bild
  10. Sensible Daten
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