Hoe werkt een QR-code? Van zwarte blokjes tot zelf maken en veilig scannen

QR-codes bestaan al heel lang, maar de Covid-19-pandemie maakte van de QR-code echt een wereldwijd fenomeen. Van contactloze menukaarten en Covid-certificaten tot contactopsporing: plots doken de zwart-witte vierkantjes overal op. Ook nu zie je ze nog veelvuldig op menukaarten, tickets, instapkaarten en bij digitale betalingen. Hoe is de QR-code ontstaan, welke technologie zit erachter en welke risico's zijn eraan verbonden?

De ontwikkeling van de QR-code was puur functioneel. Het Japanse bedrijf Denso Wave, destijds een dochteronderneming van de Toyota Group, vond dat de traditionele eendimensionale streepjescodes, die slechts een twintigtal alfanumerieke tekens konden bevatten, ontoereikend waren om auto-onderdelen op productielijnen efficiënt te traceren. Onderzoeker Masahiro Hara ontwikkelde daarop in 1994 een tweedimensionale matrix, met een hoge verwerkingssnelheid: de QR-code (Quick Response).

In tegenstelling tot traditionele barcodes slaat een QR-code gegevens zowel horizontaal als verticaal op in zwarte en witte vierkantjes, oftewel modules. Er bestaan 40 zogenoemde versies, waarbij elke volgende versie meer modules bevat. Een versie is dus niet een nieuwe variant van een QR-code, maar slaat op het formaat van het raster. Zo telt versie 1 slechts 21 × 21 modules, terwijl versie 40 er 177 × 177 heeft. Hoe meer modules, hoe groter de datacapaciteit. Een QR-code van versie 40 kan bijvoorbeeld meer dan 7000 cijfers en circa 4300 alfanumerieke tekens bevatten.

Niet alle modules slaan gegevens op. Een deel bestaat namelijk uit 'finder patterns' – de drie hoekvierkanten die positie, grootte en rotatie van de code bepalen. Daarnaast zijn er 'timing patterns', zwart-witte lijnen die het aantal rijen en kolommen aangeven, en 'alignment patterns', vierkantjes die vervormingen helpen corrigeren. Het aantal hangt af van de versie van de QR-code.

Om leesfouten verder te beperken gebruiken QR-codes Reed-Solomon-foutcorrectie. Deze probeert ontbrekende of beschadigde gegevens te herstellen. Bij het aanmaken kies je uit vier foutcorrectieniveaus: L, M, Q en H. Het hoogste niveau kan tot 30 procent verloren gegevens reconstrueren, maar verlaagt wel merkbaar de beschikbare opslagcapaciteit.

Daarnaast past de software maskering met patronen toe om zo veel mogelijk grote aaneengesloten vlakken van zwarte of witte modules te vermijden, voor een betere leesbaarheid.

De meestgebruikte QR-code van vandaag staat ook bekend als Model 2 en werd in 2000 een internationale standaard (ISO/IEC 18004). Model 1 was de oorspronkelijke QR-code, maar wordt niet langer gebruikt. Sindsdien verschenen diverse varianten en uitbreidingen.

Een daarvan is de Micro QR-code (tot maximaal 17 × 17 modules) voor beperkte hoeveelheden data. In 2022 volgde rMQR (Rectangular Micro QR), een smalle rechthoekige variant (zoals 0,5 × 4 cm), handig voor bijvoorbeeld printplaten en farmaceutische verpakkingen.

Denso Wave ontwikkelde daarnaast de SQRC (Secure QR-code), die een afgeschermd datadeel bevat dat alleen met speciale leesapparatuur kan worden ontcijferd. Een populaire variant is de FrameQR, met een canvasgebied voor afbeeldingen. Ook dynamische QR-codes zijn tegenwoordig erg populair. Deze bevatten een (verkorte) url of een verwijzing naar online content die je achteraf kunt aanpassen. Daardoor blijft de geprinte code ongewijzigd, ook wanneer de achterliggende gegevens veranderen.

Je kunt ook eenvoudig zelf QR-codes maken. Via de gratis invoegtoepassing QR4Office kan dit ook vanuit Office 365. Een andere mogelijkheid is een gratis webapplicatie als www.qrcode-monkey.com.

Kies bij het maken van een QR-code via deze website eerst het gegevenstype, zoals een url, tekst, e-mail, sms, vCard of wifi-netwerk, en vul de bijbehorende gegevens in. Daarna kun je voorgrond- en achtergrondkleuren kiezen, een afbeelding zoals een logo toevoegen en een vorm selecteren voor de modules en vindpatronen. Stel de gewenste kwaliteit in, van 200 × 200 tot 2000 × 2000 pixels, klik op Create QR Code en download het resultaat als png of eventueel svg, pdf of eps.

Gevorderde gebruikers kunnen QR-codes ook (in bulk) genereren met softwaretools en programmeerbibliotheken, zoals Python met de qrcode-bibliotheek.

QR-codes zijn ontzettend handig en worden daarom veel gebruikt, maar helaas ook door cybercriminelen. Dit heeft geleid tot fenomenen als quishing, oftewel QR-code-phishing, waarbij een kwaadaardige url in een QR-code wordt opgenomen. Het is bovendien niet uitgesloten dat een QR-code commando's bevat die – bij kwetsbare scansoftware – ongewenste acties in een applicatie kunnen uitlokken.

Houd er bij dynamische QR-codes ook rekening mee dat je afhankelijk bent van een externe dienst voor de doorverwijzing. Dat biedt weliswaar marketing- en analysemogelijkheden, maar creëert tegelijk extra afhankelijkheden en privacyrisico's.

De QR-code mag dan wel steeds meer concurrentie ondervinden van alternatieven zoals NFC, maar tegelijk werken QR-codes ook steeds vaker samen met NFC en andere slimme technologieën. Fysieke objecten kunnen daardoor niet alleen informatie tonen via een QR-code, maar ook automatisch gegevens uitwisselen of communiceren met andere apparaten. Daarnaast wordt AI-vision steeds meer ingezet, waardoor scanners codes sneller, vanaf grotere afstand en onder minder ideale hoeken of lichtomstandigheden correct kunnen inlezen.

Koppel dit aan het Sunrise 2027-initiatief van de standaardisatie-organisatie GS1, dat klassieke 1D-streepjescodes tegen het einde van 2027 wereldwijd geleidelijk wil vervangen door 2D-barcodes zoals de QR-code, en het is duidelijk dat de uitvinding van Masahiro Hara een veelbelovende toekomst voor zich heeft.