2018年，劉慈欣被授予克拉克想象力服務(wù)社會(huì)獎(jiǎng)，他在領(lǐng)獎(jiǎng)時(shí)的演講中調(diào)侃道：“說(shuō)好的星辰大海，你卻只給我Facebook”。同年，已經(jīng)被Facebook收購(gòu)的Oculus GO和Oculus Rift合計(jì)售出68.5萬(wàn)臺(tái)。截止到2021年底，2020年第四季度才推出的Facebook的VR產(chǎn)品Quest 2已經(jīng)累計(jì)售出1480萬(wàn)臺(tái)。而被劉慈欣調(diào)侃的Facebook，也在其2021年開發(fā)者大會(huì)上宣布將公司改名為meta(metaverse元宇宙的前四個(gè)字母)。同年在線游戲公司Roblox在美國(guó)的成功上市，把“metaVerse”寫進(jìn)了招股書。各種因素疊加，氣氛烘托，新聞報(bào)道將2021年描述為“元宇宙”爆發(fā)元年，甚至帶火了最早提出“元宇宙”概念的科幻小說(shuō)《雪崩》的在線銷售。
雖然并非必須由虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality ,VR)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented reality，AR)設(shè)備才能進(jìn)入元宇宙，但以沉浸式體驗(yàn)為核心感知的、平行與現(xiàn)實(shí)世界的“元宇宙”而言，VR或AR設(shè)備的發(fā)展對(duì)于建立宏大的“元宇宙”不可或缺。
元宇宙硬件市場(chǎng)態(tài)勢(shì)
根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC )的統(tǒng)計(jì)，2021年全年全球AR/VR頭顯出貨量達(dá)1.123萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)92.1%。其中，VR頭顯出貨量達(dá)1.095萬(wàn)臺(tái)，占比97.5%。
圖1：全球AR/VR市場(chǎng)出貨量及預(yù)測(cè)
IDC公司2022年6月30日的最新統(tǒng)計(jì)又顯示，被調(diào)侃的Facebook公司(即已經(jīng)更名后的meta公司)的VR設(shè)備市場(chǎng)占有率目前已經(jīng)高達(dá)90%，其次為2021年被字節(jié)跳動(dòng)收購(gòu)的Pico VR設(shè)備，占比約4.5%;DPVR，HTC和iQIYI合計(jì)占比不到4%。
相比面向大眾娛樂(lè)市場(chǎng)、出貨量占比較大的VR設(shè)備，AR設(shè)備主要專注于教育、工業(yè)制造以及醫(yī)療等利基市場(chǎng)。谷歌、微軟等大公司在該領(lǐng)域已經(jīng)耕耘多年。業(yè)界對(duì)于Apple公司即將推出的AR設(shè)備給予厚望，希望Apple公司的AR產(chǎn)品能像其電腦、手機(jī)和手表產(chǎn)品一樣成功，帶動(dòng)和擴(kuò)大AR設(shè)備的大眾市場(chǎng)。
元宇宙硬件設(shè)備主要廠商專利技術(shù)分析
VR/AR硬件所構(gòu)建的“宇宙”需要龐大和紛雜的技術(shù)支撐。簡(jiǎn)單而言，VR/AR設(shè)備涉及顯示、交互和圖形等技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)又需要芯片、存儲(chǔ)、通信以及機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的支撐。
筆者根據(jù)各種VR和AR設(shè)備市場(chǎng)分析報(bào)告，選出了排名靠前的十家公司(其中兩家為中國(guó)公司),分別是Microsoft(微軟)、Sony(索尼)、Samsung(三星)、meta(臉書)、Alphabet(谷歌)、Apple(蘋果)Magic Leap、HTC、字節(jié)跳動(dòng)和上海樂(lè)相科技。
鑒于主要對(duì)比十家公司的相對(duì)態(tài)勢(shì)，時(shí)間和資源所限，筆者并沒(méi)有進(jìn)行VR和AR的多層技術(shù)主題拆解。筆者利用LexisNexis PatentSight®專利數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索了標(biāo)題、摘要和權(quán)利要求中包含了virtual reality和 augmented reality表述的專利，同時(shí)利用該數(shù)據(jù)庫(kù)的VR，AR以及頭顯設(shè)備技術(shù)分類，補(bǔ)充了部分專利，最后對(duì)說(shuō)明書全文進(jìn)行上述關(guān)鍵詞檢索，再輔以人工篩選，盡量避免相關(guān)專利的遺漏，最終選出十家公司相關(guān)專利族11.481個(gè)。
VR和AR涉及技術(shù)領(lǐng)域廣泛，如圖2.Microsoft、Sony、Samsung和Alphabet有多年的相關(guān)技術(shù)積累。而meta公司和Apple公司相關(guān)專利數(shù)量，則是在2014和2015年以后增速明顯，這主要?dú)w因于這兩家公司在2014年以后收購(gòu)了眾多的VR和AR相關(guān)技術(shù)公司。meta公司(之前為臉書公司)2014 年 以20 億美元收購(gòu) Oculus，其后又收購(gòu)了27家相關(guān)技術(shù)公司。Apple公司也收購(gòu)了20余家該領(lǐng)域的公司(資料來(lái)源于《元宇宙系列深度報(bào)告：下一代互聯(lián)網(wǎng)前瞻》，國(guó)海證券)。
圖2：十家公司專利申請(qǐng)趨勢(shì)和專利數(shù)量(族)
為了評(píng)價(jià)十家公司相關(guān)技術(shù)的影響力水平，筆者引入了LexisNexis PatentSight®的Decile of Technology Relevance指標(biāo)(技術(shù)影響力十段位)。簡(jiǎn)單而言，該指標(biāo)對(duì)專利被引證的數(shù)量，在考慮引證來(lái)源和同IPC技術(shù)分類的平均水平的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，用來(lái)評(píng)價(jià)專利的技術(shù)影響力水平。該指標(biāo)將技術(shù)影響力分為十個(gè)段位，第十段位為影響力最高段位。如圖3.第十段位專利占比指某一公司落入第十段位的相關(guān)專利占其全部VR/AR相關(guān)專利的比例。比例越高，總體上表明該公司相關(guān)專利的平均技術(shù)影響力越高。占比最高的公司是早在2010年就推出了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Mixed Reality，MR)的Magic Leap公司。根據(jù)該公司的介紹，MR融合了VR和AR的優(yōu)點(diǎn)，模糊了虛擬和現(xiàn)實(shí)的邊界。但其產(chǎn)品上市后，與其最初的酷炫宣傳片差距甚遠(yuǎn)。2020年不得不解雇了一大批員工并更換了CEO，取消了大眾消費(fèi)市場(chǎng)的AR產(chǎn)品計(jì)劃，轉(zhuǎn)而專注于B端的醫(yī)療保健、制造業(yè)和國(guó)防等利基市場(chǎng)。作為VR和AR技術(shù)領(lǐng)域的先行者，該公司的專利對(duì)后續(xù)公司有著重要的技術(shù)影響。
圖3：十家公司專利技術(shù)影響力第十段位占比
如前所述，meta的VR設(shè)備市場(chǎng)占有率目前高達(dá)90%，然而該公司第十段位的專利占比卻僅有14%。當(dāng)VR/AR設(shè)備的市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大，可以想象相關(guān)的專利訴訟也會(huì)像當(dāng)年的智能手機(jī)訴訟一樣猛烈。
VR/AR設(shè)備領(lǐng)域的專利訴訟戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)開始。2022年5月下旬，Immersion公司在德州西區(qū)聯(lián)邦地區(qū)法院起訴meta公司6項(xiàng)專利侵權(quán)。這些專利包含了與VR/AR設(shè)備相關(guān)的觸覺(jué)回饋技術(shù)。Immersion是一家從事AR/VR創(chuàng)新觸覺(jué)技術(shù)的領(lǐng)先公司，專注于觸覺(jué)回饋技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)。可以預(yù)見(jiàn)，meta等主要VR/AR設(shè)備廠商為了進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)，會(huì)通過(guò)自研、交叉許可以及收購(gòu)的方式，掃除發(fā)展中的專利壁壘。
十家公司在觸覺(jué)交互技術(shù)方面也不斷申請(qǐng)新的專利。例如2021年，meta公司推出了應(yīng)用于VR/AR場(chǎng)景的氣動(dòng)觸覺(jué)手套，并于2021年申請(qǐng)了“微流體裝置和流體邏輯器件”(申請(qǐng)?zhí)朥S17223919)等觸覺(jué)手套相關(guān)專利;Samsung公司2021年申請(qǐng)了“觸覺(jué)手套裝置和虛擬現(xiàn)實(shí)裝置”(申請(qǐng)?zhí)朥S17528509)等專利;Microsoft公司2017年申請(qǐng)了“觸覺(jué)反饋系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)朥S15640341)等幾項(xiàng)專利;而Magic Leap公司則早在2012年就申請(qǐng)了專利“一種人機(jī)交互用觸覺(jué)手套” (申請(qǐng)?zhí)朥S13633113)。
元宇宙硬件設(shè)備進(jìn)化路線：VR還是AR？
雖然meta在交互技術(shù)上首先遇到了專利挑戰(zhàn)，但更大的挑戰(zhàn)來(lái)自于通向“元宇宙”的硬件路線選擇：VR還是AR。
相對(duì)于創(chuàng)建一個(gè)封閉的VR虛擬世界，AR則需要將一個(gè)虛擬世界疊加到現(xiàn)實(shí)世界中來(lái)，技術(shù)難度比VR高出一個(gè)維度，面臨更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。AR 光學(xué)專家 Karl Guttag 表示：“如果說(shuō) AR 的難度是 VR 的 10 倍，這可能也只是保守的估計(jì)。因?yàn)?AR 眼鏡沒(méi)辦法像 VR 一樣，直接將顯示屏放在人眼前，否則會(huì)遮擋視線。此外，VR 對(duì)于頭顯外觀和體積的容忍度更高，而全天候佩戴的 AR 眼鏡則需要更輕量化、外觀更日常。除此之外，還需要保證顯示系統(tǒng)足夠透光，不遮擋視線……”。
AR技術(shù)的不成熟和居高不下的成本，讓許多AR廠商暫時(shí)轉(zhuǎn)向特定的利基市場(chǎng)，例如HoloLens以及Magic Leap 2.然而，利基市場(chǎng)無(wú)法構(gòu)建一個(gè)龐大“元宇宙”，AR產(chǎn)品最終需要走向大眾市場(chǎng)，因此Apple公司的AR產(chǎn)品備受業(yè)界期待，預(yù)計(jì)2023年上半年推出。雖然Apple公司反復(fù)宣稱堅(jiān)持走AR路線，其十年來(lái)收購(gòu)的20余家公司也有不少是專注AR產(chǎn)品和技術(shù)，但從坊間流傳的效果圖來(lái)看，Apple公司即將推出的頭顯似乎是AR與VR的一體設(shè)備，至少預(yù)留了可執(zhí)行VR功能的設(shè)計(jì)。
meta公司雖然在VR市場(chǎng)已經(jīng)占有絕對(duì)的市場(chǎng)份額，但其依然沒(méi)有放棄AR產(chǎn)品和體驗(yàn)。2021年meta公司申請(qǐng)了專利“包括體布拉格光柵的透鏡組件和顯示設(shè)備”(申請(qǐng)?zhí)朥S17241921)， “期望顯示設(shè)備將環(huán)境光無(wú)縫地透射到用戶的眼睛，同時(shí)將一個(gè)或多個(gè)圖像投射到用戶的眼睛”，即實(shí)現(xiàn)AR的功能。AR和VR許多的技術(shù)是共通的，例如顯示，圖像處理，3D建模，交互等。從技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)角度看，未來(lái)的元宇宙硬件設(shè)備必然符合向超系統(tǒng)過(guò)渡的進(jìn)化趨勢(shì)，集成了VR和AR的多系統(tǒng)功能，使用者可以在元宇宙和現(xiàn)實(shí)宇宙中自由切換，畢竟人的身體還停留在現(xiàn)實(shí)世界。也許有一天，腦機(jī)接口技術(shù)完全成熟了，那么元宇宙硬件可能被剪裁為一枚嵌入式芯片。
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