2018年，劉慈欣被授予克拉克想象力服務(wù)社會獎，他在領(lǐng)獎時的演講中調(diào)侃道：“說好的星辰大海，你卻只給我Facebook”。同年，已經(jīng)被Facebook收購的Oculus GO和Oculus Rift合計售出68.5萬臺。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)累計售出1480萬臺。而被劉慈欣調(diào)侃的Facebook，也在其2021年開發(fā)者大會上宣布將公司改名為meta(metaverse元宇宙的前四個字母)。同年在線游戲公司Roblox在美國的成功上市，把“metaVerse”寫進了招股書。各種因素疊加，氣氛烘托，新聞報道將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《雪崩》的在線銷售。
雖然并非必須由虛擬現(xiàn)實(virtual reality ,VR)或增強現(xiàn)實(augmented reality，AR)設(shè)備才能進入元宇宙，但以沉浸式體驗為核心感知的、平行與現(xiàn)實世界的“元宇宙”而言，VR或AR設(shè)備的發(fā)展對于建立宏大的“元宇宙”不可或缺。
元宇宙硬件市場態(tài)勢
根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司(IDC )的統(tǒng)計，2021年全年全球AR/VR頭顯出貨量達(dá)1.123萬臺，同比增長92.1%。其中，VR頭顯出貨量達(dá)1.095萬臺，占比97.5%。
圖1：全球AR/VR市場出貨量及預(yù)測
IDC公司2022年6月30日的最新統(tǒng)計又顯示，被調(diào)侃的Facebook公司(即已經(jīng)更名后的meta公司)的VR設(shè)備市場占有率目前已經(jīng)高達(dá)90%，其次為2021年被字節(jié)跳動收購的Pico VR設(shè)備，占比約4.5%;DPVR，HTC和iQIYI合計占比不到4%。
相比面向大眾娛樂市場、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。谷歌、微軟等大公司在該領(lǐng)域已經(jīng)耕耘多年。業(yè)界對于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、手機和手表產(chǎn)品一樣成功，帶動和擴大AR設(shè)備的大眾市場。
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，實現(xiàn)這些技術(shù)又需要芯片、存儲、通信以及機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的支撐。
筆者根據(jù)各種VR和AR設(shè)備市場分析報告，選出了排名靠前的十家公司(其中兩家為中國公司),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)跳動和上海樂相科技。
鑒于主要對比十家公司的相對態(tài)勢，時間和資源所限，筆者并沒有進行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，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，同時利用該數(shù)據(jù)庫的VR，AR以及頭顯設(shè)備技術(shù)分類，補充了部分專利，最后對說明書全文進行上述關(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。
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，這主要歸因于這兩家公司在2014年以后收購了眾多的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 Oculus，其后又收購了27家相關(guān)技術(shù)公司。Apple公司也收購了20余家該領(lǐng)域的公司(資料來源于《元宇宙系列深度報告：下一代互聯(lián)網(wǎng)前瞻》，國海證券)。
圖2：十家公司專利申請趨勢和專利數(shù)量(族)
為了評價十家公司相關(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)。簡單而言，該指標(biāo)對專利被引證的數(shù)量，在考慮引證來源和同IPC技術(shù)分類的平均水平的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，用來評價專利的技術(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，模糊了虛擬和現(xiàn)實的邊界。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，取消了大眾消費市場的AR產(chǎn)品計劃，轉(zhuǎn)而專注于B端的醫(yī)療保健、制造業(yè)和國防等利基市場。作為VR和AR技術(shù)領(lǐng)域的先行者，該公司的專利對后續(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)備的市場進一步擴大，可以想象相關(guān)的專利訴訟也會像當(dāng)年的智能手機訴訟一樣猛烈。
VR/AR設(shè)備領(lǐng)域的專利訴訟戰(zhàn)爭已經(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項專利侵權(quán)。這些專利包含了與VR/AR設(shè)備相關(guān)的觸覺回饋技術(shù)。Immersion是一家從事AR/VR創(chuàng)新觸覺技術(shù)的領(lǐng)先公司，專注于觸覺回饋技術(shù)設(shè)計開發(fā)?？梢灶A(yù)見，meta等主要VR/AR設(shè)備廠商為了進一步擴大市場，會通過自研、交叉許可以及收購的方式，掃除發(fā)展中的專利壁壘。
十家公司在觸覺交互技術(shù)方面也不斷申請新的專利。例如2021年，meta公司推出了應(yīng)用于VR/AR場景的氣動觸覺手套，并于2021年申請了“微流體裝置和流體邏輯器件”(申請?zhí)朥S17223919)等觸覺手套相關(guān)專利;Samsung公司2021年申請了“觸覺手套裝置和虛擬現(xiàn)實裝置”(申請?zhí)朥S17528509)等專利;Microsoft公司2017年申請了“觸覺反饋系統(tǒng)”(申請?zhí)朥S15640341)等幾項專利;而Magic Leap公司則早在2012年就申請了專利“一種人機交互用觸覺手套” (申請?zhí)朥S13633113)。
元宇宙硬件設(shè)備進化路線：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)來自于通向“元宇宙”的硬件路線選擇：VR還是AR。
相對于創(chuàng)建一個封閉的VR虛擬世界，AR則需要將一個虛擬世界疊加到現(xiàn)實世界中來，技術(shù)難度比VR高出一個維度，面臨更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。AR 光學(xué)專家 Karl Guttag 表示：“如果說 AR 的難度是 VR 的 10 倍，這可能也只是保守的估計。因為 AR 眼鏡沒辦法像 VR 一樣，直接將顯示屏放在人眼前，否則會遮擋視線。此外，VR 對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廠商暫時轉(zhuǎn)向特定的利基市場，例如HoloLens以及Magic Leap 2.然而，利基市場無法構(gòu)建一個龐大“元宇宙”，AR產(chǎn)品最終需要走向大眾市場，因此Apple公司的AR產(chǎn)品備受業(yè)界期待，預(yù)計2023年上半年推出。雖然Apple公司反復(fù)宣稱堅持走AR路線，其十年來收購的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。
meta公司雖然在VR市場已經(jīng)占有絕對的市場份額，但其依然沒有放棄AR產(chǎn)品和體驗。2021年meta公司申請了專利“包括體布拉格光柵的透鏡組件和顯示設(shè)備”(申請?zhí)朥S17241921)， “期望顯示設(shè)備將環(huán)境光無縫地透射到用戶的眼睛，同時將一個或多個圖像投射到用戶的眼睛”，即實現(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)進化趨勢角度看，未來的元宇宙硬件設(shè)備必然符合向超系統(tǒng)過渡的進化趨勢，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)實宇宙中自由切換，畢竟人的身體還停留在現(xiàn)實世界。也許有一天，腦機接口技術(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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