虚拟现实技术行情解析

虚拟现实（Virtual Reality）是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

用户进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的三维世界视频传回产生临场感。该技术集成了计算机图形、计算机仿真、人工智能、感应、显示及网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。

VR有三个核心特征：沉浸感、交互性、想象力。其中沉浸感是虚拟现实系统最基本的特征，即让人脱离真实环境，沉浸到虚拟空间之中，获得与真实世界相同或相似的感知。VR最早是用于军事领域，实现战斗、飞行等的军事模拟。随着发展的需求，VR在其它行业里面的应用也逐渐扩展。

本报告针对虚拟现实技术相关专利进行检索与分析，并结合相关报道对虚拟现实技术产业现状进行分析，为科技决策和课题研究提供支持。

报告中的国际专利数据来源于美国汤森路透科技公司（Thomson Reuters Scientific）数据检索与分析平台TI（Thomson Innovation）中的增值专利信息数据库（DWPI和DCPI），通过关键词和国际专利分类号进行组合检索，共检出相关专利10491项，数据检索日期为2016年4月25日。所采用的主要分析工具为TI和TDA（Thomson DataAnalyzer）。

20世纪90年代以后，随着计算机技术与高性能计算、人机交互技术与设备、计算机网络与通信等科学技术领域的突破和高速发展，以及军事演练、航空航天、复杂设备研制等重要应用领域的巨大需求，虚拟现实技术进入了快速发展时期（见图1）。

1990年在美国Dallas召开的SIGGRAPH会议上，对VR技术进行了讨论，提出VR技术研究的主要内容是实时三维图形生成技术、多传感器交互技术，以及高分辨率显示技术等。1993年，Heim提出“VR是一种在效应上而不是事实上真实的事件或实体”，同时刻画了VR的7个特征：模拟性、交互作用、人工现实、沉浸性、遥在、全身沉浸和网络通信。

进入21世纪后，虚拟现实一直保持稳步发展，技术专利产出平稳。但在商业上经历了Virtuality1000CS、任天堂VR头盔等产品失败后，VR产业进入了空挡期，虽然这时虚拟技术的理论已经非常成熟，但VR头盔这样的产品依旧是概念性。

2012年Oculus Rift通过国外知名众筹网站KickStarter募资到160万美元，后来被Facebook以20亿的天价收购。当时Unity作为第一个支持Oculus眼镜的引擎，吸引了大批开发者投身VR项目开发。至此VR才真正进入了公众视线。

很多机构预测，2016年将成为VR产业化元年。VR产业市场规模有望在未来十年到十五年内突破万亿大关，硬件设备、娱乐内容、跨界服务三大投资机会将不断显现。随着各类成熟产品的推出，VR也将随之进入高速增长期，业内普遍认为VR将是下一个万亿级市场。

从专利技术的来源国来看，全球共有44个国家在虚拟现实领域有专利申请，其中美国排名第一位，申请专利5666件，占总申请量的41.3%，占有绝对优势地位。其次日本、韩国、中国、德国，分别占总申请量的20.1%、12.9%、10.8%和3.1%（见图2）。

根据美国虚拟现实市场情报公司Greenlight VR的调查，在2015年11月投入虚拟现实的资金超过了1.36亿美元，超过了同年7、8、9月筹集的资金总计1.32亿美元，资本市场的逐渐升温也带动了大众对虚拟现实的关注。

从专利市场布局来看，美国仍然是最大的技术市场国，日本、韩国、中国分列其后；澳大利亚、加拿大、印度虽然技术输出较少，但仍是重要的技术市场国，专利申请布局数量排名靠前。根据Greenlight VR和Touchstone Research联合报告，80%的美国受访者表示知道VR技术，但只有10%的人认为自己很了解VR。可以看出VR的认知度也还不高，而价格仍是消费者决定是否购买VR设备的最主要因素。

通过各国的同族专利申请情况可以看到，美国成为了其他国家最主要的虚拟现实技术专利布局国家。而美国73.9%的虚拟现实专利也布局在本土市场，其余则在韩国、日本市场进行布局（见表1）。

核心技术

布局分析

通过TI（Thomson Innovation）专利分析平台对虚拟现实技术相关专利进行聚类分析，可以看出相关专利申请主要集中在以下三个区域：内容生产、显示设备、传输技术（见图3）。

内容生产占据中部较大区域，其中主要包括游戏制作，三维图像技术，及其虚拟现实内容的开发工具等。显示设备则包括虚拟现实头戴设备，光学设备等；传输技术则主要包括信息通信、信息处理，网络服务器相关等技术。通过图中专利红色与绿色的专利点分布可以看出，代表2012-2016年的绿色专利点主要集中在虚拟现实显示设备区域。

关键技术分布趋势

根据专利数量排名前20位的IPC专利分类号分布情况可以看出，G06F3/01（用于用户和计算机之间交互的输入装置或输入和输出组合装置）、G02B27/01（光学元器件加盖显示器）、G02B 27/22（光学元件、系统或仪器用于产生立体或其他三维效果）等相关专利申请数量近年有所增长，可见虚拟现实技术在头戴显示设备及人机交互设备方面投入增加（见图4）。

目前VR设备并没有“控制方案”的标准。每家公司都建立了自己的方法来供用户导航并与虚拟空间进行互动。尽管最近眼球追踪作为另外一种选择出现在了大众面前，手持控制仍是目前最普遍的方式。Oculus Rift、HTC Vive及Project Morpheus都需要依靠传统游戏控制器、模拟控制棒等外设，未来ＶＲ控制设备将会是虚拟现实技术的一个重要研究方向。

重点机构

全球重点机构研发实力分析

虚拟现实领域排名前15位的机构被日本、美国、韩国四个国家占据，其中一半为日本企业，美国企业5家，韩国企业2家，可以看出日本企业在该领域优势明显，微软在该领域申请专利数量最多达到405项，IBM、索尼分列其后（见表2）。

从专利申请持续时间看，全部企业专利申请均始于上个世纪80、90年代，而近三年相关专利产出较低，甚至IBM、佳能、南梦宫、任天堂等企业近三年专利产出率为零。可以推测出虚拟现实产业的发展可能由小企业推动，虽然大企业专利技术有一定积累，但没有更多技术革新。

全球重点专利权人影响度分析

通过对TOP100位的专利权人申请专利被引频次进行分析，可以看出IBM、SONY、微软、意美森、佳能、飞利浦、三菱、太阳微系统公司、苹果、三星、世嘉、南梦宫、任天堂等企业在虚拟现实领域较为广泛，其中意美森仅申请60项，但共被引用4400次，其主要利用触觉反馈技术开发虚拟现实可以应用的场景。索尼申请的309项专利共被引用了4277次，其主要在游戏内容及虚拟现实设备两方面有很强的技术积累，尤其是索尼即将发布的Project Morpheus配合其完整的游戏生态，将会在未来的竞争中占有很大优势（见图5）。

全球重点机构主要技术分析

分析排名前20的虚拟现实专利权人的德温特技术分类情况，可看出微软、索尼、任天堂、南梦宫在游戏领域内容产出有很强优势，IBM、三星、赛瑞特在虚拟现实系统及设备方面有较强技术积累（见表3）。