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Wie ein QR-Code tatsächlich entschlüsselt wird

Ein QR-Code (Quick Response) ist kein Bild von Daten — er ist ein Raster aus schwarz-weißen Modulen, das Bits direkt kodiert, und ihn zurückzulesen ist ein mehrstufiges Bildverarbeitungsproblem, kein einfacher Lookup. Der erste Schritt besteht darin, den Code überhaupt zu finden: Jeder QR-Code trägt drei markante Suchmuster (die verschachtelten quadratischen Ringe in drei Ecken), jedes mit einem sehr spezifischen 1:1:3:1:1-Verhältnis von dunklen zu hellen Modulen entlang jeder Scanlinie durch ihre Mitte. Ein Decoder scannt das Bild Zeile für Zeile auf der Suche nach genau diesem Verhältnis, weil es statistisch nahezu unmöglich ist, dass es in gewöhnlichem Bildinhalt zufällig auftritt — genau deshalb wurde es als Fingerabdruck gewählt. Das Auffinden aller drei Suchmuster verrät dem Decoder Rotation, Skalierung und ungefähre Position des Codes, selbst wenn das Foto schräg aufgenommen wurde.

Sobald die Ausrichtung bekannt ist, tastet der Decoder das Raster in der Mitte jedes Moduls ab, um es als 1 oder 0 zu lesen, verwendet den Formatinformations-Streifen neben den Suchmustern, um die Fehlerkorrekturstufe und das verwendete Maskierungsmuster zu ermitteln, kehrt die XOR-Maske um (QR-Codes verschlüsseln ihre eigenen Daten absichtlich mit einem von acht Mustern, um lange Folgen identischer Module zu vermeiden, die sonst die Suche nach den Suchmustern verwirren würden) und führt schließlich eine Reed-Solomon-Fehlerkorrektur aus, um die ursprünglichen Bytes zu rekonstruieren — dieselbe mathematische Technik, die bei CDs und Satellitenverbindungen verwendet wird, weshalb ein QR-Code auch dann noch gelesen werden kann, wenn bis zu 30% davon physisch beschädigt oder verdeckt sind, je nach der bei der Erstellung gewählten Fehlerkorrekturstufe.

Dieses Werkzeug führt die gesamte Entschlüsselung lokal in JavaScript mithilfe einer Open-Source-QR-Decoding-Bibliothek durch, entweder auf einem hochgeladenen Standbild oder auf Live-Videobildern, die einzeln von der Kamera Ihres Geräts abgerufen und auf dieselbe Weise analysiert werden. Es wird niemals etwas an einen Server gesendet — einen QR-Code, der möglicherweise ein WLAN-Passwort oder persönliche Kontaktdaten enthält, vollständig im Browser statt nach dem Hochladen des Bildes irgendwohin zu entschlüsseln, ist ein bedeutsamer Unterschied für den Datenschutz.

Was der entschlüsselte Text tatsächlich bedeutet

• Eine URL, die mit http:// oder https:// beginnt, erhält eine Schaltfläche „Link öffnen"; alles andere (reiner Text, eine WLAN-Anmeldedaten-Zeichenfolge, eine vCard) wird als roher entschlüsselter Text angezeigt, da automatisches Handeln bei Nicht-URL-Inhalten unvorhersehbar wäre.
• Die Kamera-Erkennung prüft jedes Bild etwa 60 Mal pro Sekunde (angepasst an die Bildwiederholrate des Browsers), bis ein gültiger Code gefunden wird, und stoppt dann automatisch — Video wird niemals aufgezeichnet oder gespeichert.
• Ein QR-Code mit einer höheren Fehlerkorrekturstufe (bei der Erstellung mit L/M/Q/H gekennzeichnet) toleriert mehr physische Beschädigung, speichert aber weniger tatsächliche Daten pro Codegröße, da mehr vom Raster für Redundanz statt für Inhalt verwendet wird.
• Schlägt die Entschlüsselung eines Fotos fehl, sind die häufigsten Ursachen Bewegungsunschärfe, ein extremer Betrachtungswinkel oder ein im Bild so kleiner Code, dass einzelne Module ineinander verschwimmen — nicht ein grundsätzlich unlesbarer Code.