成像裝置外設收音設備產業(yè)及專利技術分析

摘 要：【目的】應用場景需求的不斷提高，使得人們對成像設備的收音效果提出了更高的要求，有必要對成像裝置外設收音設備進行相關探究。【方法】通過不同收音方式外設設備對應的市場主體及相關申請人兩條線，對相關產業(yè)的專利布局進行分析，對相關產業(yè)中的重點主題進行專利技術演進分析。【結果】相關領域的重要申請主體和產業(yè)主體均以國外企業(yè)為主。【結論】外國成像裝置生產商在相關產業(yè)中存在明顯先發(fā)優(yōu)勢。

關鍵詞：成像設備；收音；產業(yè)分析；專利分析

中圖分類號：G306? ? ? ?文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-5168（2024）07-0133-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.07.027

Analysis on the Industry and Patent Technology of Imaging Device Peripheral Acoustics Equipment

DAI Weili

（Patent Examination Cooperation SiChuan Center of the Patent Office，CNIPA，Chengdu 610213，China）

Abstract：[Purposes] By analyzing the distribution trend and key applicants of patents related to imaging device peripheral acoustics equipment.[Methods] This paper analyzes the patent layout of related industries from two perspectives： the market entities corresponding to peripheral devices corresponding to different Acoustics methods and relevant applicants， and analyzes the evolution of patent technology on key themes in related industries.[Findings] The important applicants and industrial entities in the relevant fields are mainly foreign enterprises.[Conclusions] Foreign imaging device manufacturers have obvious first-mover advantages in related industries.

Keywords： imaging equipment; acoustics reception; industry analysis; patent analysis

0 引言

19世紀末期，人類開始研究可以將視覺信息進行動態(tài)記錄的方法，攝像技術及其相關裝置應運而生。早期的攝像裝置主要采用旋轉鼓或者電子掃描的方式完成成像過程，上述兩種技術僅涉及圖像的采集和再現，并未考慮相關聲音信息的記錄，因而早期的成像作品（如電影）均為默片［1］。直到成像裝置發(fā)展為數字化攝像機之后，其才具備了同時拍攝視頻和音頻的技術。成像設備在采集當前圖像的同時，其自帶的收音設備（如話筒或麥克風）同時也可以完成對成像設備周圍環(huán)境聲音信息的采集。然而，應用場景需求的不斷提高，使得人們對成像設備的收音效果也提出了更高的要求。例如，在拍攝采訪視頻時，記者或主持人和成像設備之間有一定距離，使用原有采集周圍環(huán)境聲音的方式無法達到采集相關人員聲音的效果，因此需要借助外設音頻采集設備（如麥克風或話筒）來保證音視頻的采集效果。本研究從產業(yè)鏈構成以及市場競爭主體兩個方面對涉及成像裝置外設收音設備的產業(yè)概況進行分析，同時結合相關領域專利布局，以重點申請人蘋果公司為例進行技術演進分析。

1 產業(yè)分析

目前外設收音設備的相關產業(yè)鏈主要分為上游的研發(fā)層和下游的代工層兩部分（如圖1所示）。其中，上游的研發(fā)層主要以老牌傳統(tǒng)的成像設備制造商為主，其對與成像設備配套使用的設備進行研究，包括但不限于外設收音設備、外設補光設備、可拆卸鏡頭、腳架機構、云臺機構、遙控成像模塊等。下游的代工層主要以代工廠基于上游的研發(fā)層制造的設備，在相關應用場景下的改良功能性模塊為主，如在采訪場景下使用同一成像設備的一拖多收音設備完成多目標收音，或是在遠程成像時遙感完成遠距離指向性收音等。

2 專利分析

以incopat專利分析數據庫為工具，對相關專利文獻進行檢索。并結合人工標引對獲取數據進行去噪、去重處理。檢索關鍵詞和分類號如下。

關鍵詞：相機、攝像機、手機、成像、錄像、錄影、camera？、imag+、record+、mobile？、handset？，無線、遠程、外接、wireless、remot+、external，麥克風、話筒、microphone、MIC。

分類號：A63F13，H03H9。

2.1 申請趨勢和授權趨勢分析

成像裝置外設收音設備專利申請及授權趨勢如圖2所示。自數字化攝像機誕生以來，隨著音頻收集開始成為成像采集的一部分，與外設收音設備相關技術的申請量進入了一個新的時期。在1995年之前，相關領域的申請量從未突破100件，1996年申請量突破100件之后呈現井噴式增長，并在2018年達到了最大值487件。而相關領域授權專利數量與申請數量趨同，并在2017年達到峰值266件。考慮到之后的申請存在尚未公開的情況，同時近幾年的專利申請尚在審查過程中，因而可以判斷相關領域的專利申請量和授權量在未來會保持增長勢頭。

2.2 重點申請人排名分析

相關領域專利申請人排名如圖3所示。由圖3可知，相關領域排名靠前的申請人均為國外企業(yè)。其中，蘋果公司以270件申請、189件授權包攬了該領域申請、授權數量的第一名；三星以189件申請、77件授權排名第二。在申請數量方面，谷歌以110件申請位列第三，之后依次為奧迪康、索尼愛立信、INTOUCH、摩托羅拉、英特爾、高通、微軟；在授權數量方面，奧迪康以73件授權位列第三，谷歌屈居第四。而相關領域國內申請人較少，且以高校為主。由此可見，外國企業(yè)已經在相關領域的專利布局形成壟斷，且主要以成像裝置的原研機構為主（蘋果、三星、索尼愛立信、摩托羅拉），專用外設開發(fā)機構為輔（谷歌、奧迪康、INTOUCH），而國內申請人在相關領域尚未深耕。

3 重點申請人核心技術演進分析

鑒于蘋果公司在相關領域的申請量和授權量均為第一，對蘋果公司在相關領域的專利技術演進路線進行分析。蘋果公司是全球知名的科技巨頭，成立于1976年，由史蒂夫·喬布斯、斯蒂夫·蓋瑞·沃茲尼亞克和羅納德·杰拉爾德·韋恩共同創(chuàng)立。在創(chuàng)立初期，蘋果公司以帶有圖形系統(tǒng)的個人電腦作為主要產品，并在成立同年推出了第一款個人電腦，此后數年持續(xù)推出新的個人電腦系列。直到2007年，蘋果公司推出了第一款iPhone［2］，正式進軍成像設備領域，并且每年都推出帶有更好成像功能的手機產品及其相關外設［3］。

如前文所述，蘋果公司于2007年1月9日推出了第一款iPhone，這款手機引入了觸摸屏和多點觸控技術，使用虛擬控件的方式取代了當時普遍使用的物理鍵盤。當時該款手機搭載200萬像素的后置攝像頭，為保證該設備音頻的采集和放送效果，蘋果公司在同年申請了相關領域的第一件專利（AU2007292473）。其在第一代iPhone上附帶可以完成金屬連接的耳機插孔，附帶有麥克風的耳機通過有線連接的方式與手機接通，用戶在使用后置攝像頭進行錄像時，該麥克風可以完成對用戶的音頻采集，從而達到更好的成像效果。自此，蘋果公司開始在外設麥克風領域逐年持續(xù)申請專利。然而前述技術方案需要依賴有線連接，用戶需要手持成像設備且佩戴耳機，無法在遠距離場景下使用。

2008年，蘋果公司推出了iPhone3G，相較于前代產品，3G通信技術大大提高了數據傳輸的速度；并在同年推出了無線近場通信耳機（AU2008268591），相較于手機直接連接有線耳機，該耳機設置了新的中間件。該中間件作為近場信號發(fā)射接收機以有線的方式連接手機，而后與帶有麥克風的耳機以藍牙的方式進行連接，耳機經由藍牙可直接與手機的藍牙進行配對。因此，用戶可以在與成像設備有一定距離的情況下，完成成像與遠距離聲音采集。上述方式被廣泛應用于媒體采訪場景和個人自述場景。

2011年，蘋果公司推出了iPhone4S，該款手機首次引入了虛擬助手Siri，使得用戶可以通過語音指令來操作手機。此外，攝像頭進一步升級到800萬像素，并支持1 080p高清視頻錄制，使得iPhone成為主流的便攜式數碼相機，但同時用戶的拍攝體驗要求也隨之提高。為此，蘋果公司在近幾年基于提升用戶拍攝體驗的目的申請了相關專利。例如，在WOUS10025927中，可以對麥克風進行獨立開啟或關閉；在WO2011150403中，通過對手機設置定向型麥克風（槍麥）完成收音。此前槍麥一直被廣泛應用于相機外設中，這也是首次將槍麥直連到手機設備中，從而讓收音效果更好。同時為了與手機助手Siri配套，蘋果公司在2012年申請了語音操作的成像裝置（AU2012202122）。用戶可以通過與手機有一段距離的無線麥克風完成語音輸入，該語音輸入中可包含帶有操作指令的關鍵詞，手機端在完成語音識別之后，可以選擇開啟攝像頭并錄像或停止錄像，用戶不再需要提前在手機上進行設置，就可以完成視頻錄制。然而在實際使用過程中，很多用戶可能會在視頻錄制過程中誤觸發(fā)操作指令關鍵詞，從而導致攝像頭無法按照用戶的使用意愿進行開啟/關閉。因此蘋果公司在次年對上述方案進行了改良（WO2013173838），在遠程麥克風上添加了指紋識別模塊，用戶在發(fā)出指令之前需要通過指紋識別解鎖麥克風，在錄制過程中可有效防止語音識別誤操作。

自2014年之后，蘋果公司在麥克風的改良方向上有兩個分支，其中一個為對拍攝參數的修改。例如，在AU2014256357中，可以通過麥克風觸控方式的不同來調整相機的焦距，省去了語音調整的時耗；在US20190164344A1中，可以通過語音輸入完成對拍攝場景的識別從而調整拍攝參數；US20200252740A1更是提供了響應于麥克風語音輸入可自動定位場景中的可識別目標并調整拍攝，如在合唱時可實時定位獨唱者。

另一個分支為對麥克風本身使用體驗的提升。例如，在WO2014200731中，手機端和麥克風可以在找不到對端的情況下強行發(fā)射控制信號讓對端發(fā)聲，方便用戶在僅擁有一個設備的情況下快速尋找到另一個設備。而為了解決麥克風的續(xù)航問題，US20160094076A1提供了一種手機端可以直接通過耦合充電的方式向麥克風臨時供電的方式，從而增加麥克風的使用時間。同一時期，蘋果還注重多麥克風的收音體驗。例如，麥克風響應于多個成像裝置的連接情況，自動接入信號最好的成像設備（WO2016003509）；多個麥克風在綁定同一個成像設備時，可以實時擇一進行智能收音而對其他麥克風進行閉麥處理（AU2016320681、WO2018213506A2）；麥克風脫離主體完成噪聲識別和智能降噪處理（JP6924891B2）；多個麥克風通過藍牙同時連接手機并完成并行收錄，從而不再需要外接發(fā)射器（US20200252740A1）。

4 結語

如前所述，在專利方面，以蘋果、三星、奧迪康、索愛等為代表的國外企業(yè)幾乎占領了相關領域的專利布局，以成像設備為研發(fā)核心，并創(chuàng)造對應的外設，從而完成“專利叢林”打造［4］。然而在市場方面，國內的制造業(yè)企業(yè)卻在國外企業(yè)的影響下，在市場中打出了屬于自己的一片天地。以大疆、猛犸、紐曼、唱吧等為代表的國內企業(yè)已經成功占領非特定指向型外設（如有極大兼容性的相機或安卓手機等）的市場。

在專利布局方面，國外企業(yè)依靠其在成像設備上的先發(fā)技術優(yōu)勢持續(xù)推進。不局限于將外設麥克風打造成簡單的收音裝備，而是讓其具備更多的功能以適應更復雜的應用場景。而國內的外設制造企業(yè)由于缺乏在成像領域本體上的研發(fā)，主要以在原有技術基礎上改良外形和適配性為主，在專利布局方面處于劣勢。目前，國內銷量最高的大疆擁有自主成像設備（如osmo），但尚未具備進一步開拓專利池的能力。

在具體技術層面，隨著AI在各個電子元器件上的應用，其在外設上使用的可能性已然增加。通過將原有手機/相機功能集成到外設麥克風上，進一步降低成像裝置負載和用戶的使用門檻。有理由相信，隨著未來AI算法精度的提高，視頻錄制體驗將更加優(yōu)化。此外，由于麥克風天然自帶語音輸入功能，而以ChatGPT為典型的AI學習機器人會更加優(yōu)化用戶的使用體驗和功能。另外，小型可控核聚變電池的研究也正在穩(wěn)步推進，未來成像設備的外設會朝更加智能化、集成化、耐久化的方向發(fā)展。

參考文獻：

［1］付洪滿.李園澍.攝像器件發(fā)展史上的三個里程碑［J］.信息與電腦（理論版），2013（6）：184-185.

［2］河上曼陀羅.iPhone簡史［EB/OL］.（2023-03-11）［2023-08-20］.https：//mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper？pageType=1&_refluxos=a10&context=%7B%22nid%22%3A%12322news_9376213911158985510%22，%22ssid%22%3A%22%22%7D.

［3］聚師網訊：蘋果公司的歷史發(fā)展解析［EB/OL］.（2023-07-14）［2023-08-20］.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1771359342232577962&wfr=spider&for=pc.

［4］JAKUB H，DOMINIK K.Evaluation of development of Apple Inc. stock price time series［C］.SHS Web of Conferences.2022

收稿日期：2023-10-08

作者簡介：戴維理（1989—），男，碩士，知識產權師，研究方向：通信領域專利審查。