成像装置外设收音设备产业及专利技术分析

摘 要：【目的】应用场景需求的不断提高，使得人们对成像设备的收音效果提出了更高的要求，有必要对成像装置外设收音设备进行相关探究。【方法】通过不同收音方式外设设备对应的市场主体及相关申请人两条线，对相关产业的专利布局进行分析，对相关产业中的重点主题进行专利技术演进分析。【结果】相关领域的重要申请主体和产业主体均以国外企业为主。【结论】外国成像装置生产商在相关产业中存在明显先发优势。

关键词：成像设备；收音；产业分析；专利分析

中图分类号：G306       文献标志码：A    文章编号：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世纪末期，人类开始研究可以将视觉信息进行动态记录的方法，摄像技术及其相关装置应运而生。早期的摄像装置主要采用旋转鼓或者电子扫描的方式完成成像过程，上述两种技术仅涉及图像的采集和再现，并未考虑相关声音信息的记录，因而早期的成像作品（如电影）均为默片［1］。直到成像装置发展为数字化摄像机之后，其才具备了同时拍摄视频和音频的技术。成像设备在采集当前图像的同时，其自带的收音设备（如话筒或麦克风）同时也可以完成对成像设备周围环境声音信息的采集。然而，应用场景需求的不断提高，使得人们对成像设备的收音效果也提出了更高的要求。例如，在拍攝采访视频时，记者或主持人和成像设备之间有一定距离，使用原有采集周围环境声音的方式无法达到采集相关人员声音的效果，因此需要借助外设音频采集设备（如麦克风或话筒）来保证音视频的采集效果。本研究从产业链构成以及市场竞争主体两个方面对涉及成像装置外设收音设备的产业概况进行分析，同时结合相关领域专利布局，以重点申请人苹果公司为例进行技术演进分析。

1 产业分析

目前外设收音设备的相关产业链主要分为上游的研发层和下游的代工层两部分（如图1所示）。其中，上游的研发层主要以老牌传统的成像设备制造商为主，其对与成像设备配套使用的设备进行研究，包括但不限于外设收音设备、外设补光设备、可拆卸镜头、脚架机构、云台机构、遥控成像模块等。下游的代工层主要以代工厂基于上游的研发层制造的设备，在相关应用场景下的改良功能性模块为主，如在采访场景下使用同一成像设备的一拖多收音设备完成多目标收音，或是在远程成像时遥感完成远距离指向性收音等。

2 专利分析

以incopat专利分析数据库为工具，对相关专利文献进行检索。并结合人工标引对获取数据进行去噪、去重处理。检索关键词和分类号如下。

关键词：相机、摄像机、手机、成像、录像、录影、camera？、imag+、record+、mobile？、handset？，无线、远程、外接、wireless、remot+、external，麦克风、话筒、microphone、MIC。

分类号：A63F13，H03H9。

2.1 申请趋势和授权趋势分析

成像装置外设收音设备专利申请及授权趋势如图2所示。自数字化摄像机诞生以来，随着音频收集开始成为成像采集的一部分，与外设收音设备相关技术的申请量进入了一个新的时期。在1995年之前，相关领域的申请量从未突破100件，1996年申请量突破100件之后呈现井喷式增长，并在2018年达到了最大值487件。而相关领域授权专利数量与申请数量趋同，并在2017年达到峰值266件。考虑到之后的申请存在尚未公开的情况，同时近几年的专利申请尚在审查过程中，因而可以判断相关领域的专利申请量和授权量在未来会保持增长势头。

2.2 重点申请人排名分析

相关领域专利申请人排名如图3所示。由图3可知，相关领域排名靠前的申请人均为国外企业。其中，苹果公司以270件申请、189件授权包揽了该领域申请、授权数量的第一名；三星以189件申请、77件授权排名第二。在申请数量方面，谷歌以110件申请位列第三，之后依次为奥迪康、索尼爱立信、INTOUCH、摩托罗拉、英特尔、高通、微软；在授权数量方面，奥迪康以73件授权位列第三，谷歌屈居第四。而相关领域国内申请人较少，且以高校为主。由此可见，外国企业已经在相关领域的专利布局形成垄断，且主要以成像装置的原研机构为主（苹果、三星、索尼爱立信、摩托罗拉），专用外设开发机构为辅（谷歌、奥迪康、INTOUCH），而国内申请人在相关领域尚未深耕。

3 重点申请人核心技术演进分析

鉴于苹果公司在相关领域的申请量和授权量均为第一，对苹果公司在相关领域的专利技术演进路线进行分析。苹果公司是全球知名的科技巨头，成立于1976年，由史蒂夫·乔布斯、斯蒂夫·盖瑞·沃兹尼亚克和罗纳德·杰拉尔德·韦恩共同创立。在创立初期，苹果公司以带有图形系统的个人电脑作为主要产品，并在成立同年推出了第一款个人电脑，此后数年持续推出新的个人电脑系列。直到2007年，苹果公司推出了第一款iPhone［2］，正式进军成像设备领域，并且每年都推出带有更好成像功能的手机产品及其相关外设［3］。

如前文所述，苹果公司于2007年1月9日推出了第一款iPhone，这款手机引入了触摸屏和多点触控技术，使用虚拟控件的方式取代了当时普遍使用的物理键盘。当时该款手机搭载200万像素的后置摄像头，为保证该设备音频的采集和放送效果，苹果公司在同年申请了相关领域的第一件专利（AU2007292473）。其在第一代iPhone上附带可以完成金属连接的耳机插孔，附带有麦克风的耳机通过有线连接的方式与手机接通，用户在使用后置摄像头进行录像时，该麦克风可以完成对用户的音频采集，从而达到更好的成像效果。自此，苹果公司开始在外设麦克风领域逐年持续申请专利。然而前述技术方案需要依赖有线连接，用户需要手持成像设备且佩戴耳机，无法在远距离场景下使用。

2008年，苹果公司推出了iPhone3G，相较于前代产品，3G通信技术大大提高了数据传输的速度；并在同年推出了无线近场通信耳机（AU2008268591），相较于手机直接连接有线耳机，该耳机设置了新的中间件。该中间件作为近场信号发射接收机以有线的方式连接手机，而后与带有麦克风的耳机以蓝牙的方式进行连接，耳机经由蓝牙可直接与手机的蓝牙进行配对。因此，用户可以在与成像设备有一定距离的情况下，完成成像与远距离声音采集。上述方式被广泛应用于媒体采访场景和个人自述场景。

2011年，苹果公司推出了iPhone4S，该款手机首次引入了虚拟助手Siri，使得用户可以通过语音指令来操作手机。此外，摄像头进一步升级到800万像素，并支持1 080p高清视频录制，使得iPhone成为主流的便携式数码相机，但同时用户的拍摄体验要求也随之提高。为此，苹果公司在近几年基于提升用户拍摄体验的目的申请了相关专利。例如，在WOUS10025927中，可以对麦克风进行独立开启或关闭；在WO2011150403中，通过对手机设置定向型麦克风（枪麦）完成收音。此前枪麦一直被广泛应用于相机外设中，这也是首次将枪麦直连到手机设备中，从而让收音效果更好。同时为了与手机助手Siri配套，苹果公司在2012年申请了语音操作的成像装置（AU2012202122）。用户可以通过与手机有一段距离的无线麦克风完成语音输入，该语音输入中可包含带有操作指令的关键词，手机端在完成语音识别之后，可以选择开启摄像头并录像或停止录像，用户不再需要提前在手机上进行设置，就可以完成视频录制。然而在实际使用过程中，很多用户可能会在视频录制过程中误触发操作指令关键词，从而导致摄像头无法按照用户的使用意愿进行开启/关闭。因此苹果公司在次年对上述方案进行了改良（WO2013173838），在远程麦克风上添加了指纹识别模块，用户在发出指令之前需要通过指纹识别解锁麦克风，在录制过程中可有效防止语音识别误操作。

自2014年之后，苹果公司在麦克风的改良方向上有两个分支，其中一个为对拍摄参数的修改。例如，在AU2014256357中，可以通过麦克风触控方式的不同来调整相机的焦距，省去了语音调整的时耗；在US20190164344A1中，可以通过语音输入完成对拍摄场景的识别从而调整拍摄参数；US20200252740A1更是提供了响应于麦克风语音输入可自动定位场景中的可识别目标并调整拍摄，如在合唱时可实时定位独唱者。

另一个分支为对麦克风本身使用体验的提升。例如，在WO2014200731中，手机端和麦克风可以在找不到对端的情况下强行发射控制信号让对端发声，方便用户在仅拥有一个设备的情况下快速寻找到另一个设备。而为了解决麦克风的续航问题，US20160094076A1提供了一种手机端可以直接通过耦合充电的方式向麦克风临时供电的方式，从而增加麦克风的使用时间。同一时期，苹果还注重多麦克风的收音体验。例如，麦克风响应于多个成像装置的连接情况，自动接入信号最好的成像设备（WO2016003509）；多个麦克风在绑定同一个成像设备时，可以实时择一进行智能收音而对其他麦克风进行闭麦处理（AU2016320681、WO2018213506A2）；麦克风脱离主体完成噪声识别和智能降噪处理（JP6924891B2）；多个麦克风通过蓝牙同时连接手机并完成并行收录，从而不再需要外接发射器（US20200252740A1）。

4 结语

如前所述，在专利方面，以苹果、三星、奥迪康、索爱等为代表的国外企业几乎占领了相关领域的专利布局，以成像设备为研发核心，并创造对应的外设，从而完成“专利丛林”打造［4］。然而在市场方面，国内的制造业企业却在国外企业的影响下，在市场中打出了属于自己的一片天地。以大疆、猛犸、纽曼、唱吧等为代表的国内企业已经成功占领非特定指向型外设（如有极大兼容性的相机或安卓手機等）的市场。

在专利布局方面，国外企业依靠其在成像设备上的先发技术优势持续推进。不局限于将外设麦克风打造成简单的收音装备，而是让其具备更多的功能以适应更复杂的应用场景。而国内的外设制造企业由于缺乏在成像领域本体上的研发，主要以在原有技术基础上改良外形和适配性为主，在专利布局方面处于劣势。目前，国内销量最高的大疆拥有自主成像设备（如osmo），但尚未具备进一步开拓专利池的能力。

在具体技术层面，随着AI在各个电子元器件上的应用，其在外设上使用的可能性已然增加。通过将原有手机/相机功能集成到外设麦克风上，进一步降低成像装置负载和用户的使用门槛。有理由相信，随着未来AI算法精度的提高，视频录制体验将更加优化。此外，由于麦克风天然自带语音输入功能，而以ChatGPT为典型的AI学习机器人会更加优化用户的使用体验和功能。另外，小型可控核聚变电池的研究也正在稳步推进，未来成像设备的外设会朝更加智能化、集成化、耐久化的方向发展。

参考文献：

［1］付洪满.李园澍.摄像器件发展史上的三个里程碑［J］.信息与电脑（理论版），2013（6）：184-185.

［2］河上曼陀罗.iPhone简史［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］聚师网讯：苹果公司的历史发展解析［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：戴维理（1989—），男，硕士，知识产权师，研究方向：通信领域专利审查。