全球数字音视频标准的专利布局

一、前言
  1994年推出的MPEG-2标准在数据音视频领域是一个里程碑式的标准,它不仅仅是数学与产业最完美的结合,更重要的是引入了较为成功的商业模式,从而实现MPEG-2标准的快速产业化。
  目前,国际上最主要的音视频编解码标准主要有两大系列,一个是ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列标准,另一个是ITU制定的H.26x系列视频编解码标准及G.7系列音频编解码标准。这些标准的制订,一方面极大的推动了技术的进步和产业发展,另一方面也引发了一系列的问题。
  问题之一是当一款音视频相关产品设计出来以后,这个产品到底使用了哪些专利?需要向谁交纳专利费?交多少费?这个问题至今很少有人能够说得清楚,专利问题成为悬挂在企业头上的一把利剑。它的引申问题是全球到底有多少与音视频编解码技术相关的专利?问题之二,某公司在某技术领域自认为有“突破”,但它是不是真正的突破,还是该技术早已经被他人申请了专利?这个问题技术工程师说不清楚,专利工程师亦无从回答。问题之三,在数字音视频领域是否还存在专利空白点?这个问题更难说清楚。
  基于上述问题,有必要建立一个比较完整的、系统的数字音视频专利数据库。建立这个专利数据库,从宏观上希望能够通过准确的专利情报,辅助我国数字音视频领域的技术研发和加速产业化。为我国的相关企业,尤其是中小企业的科技创新提供有效帮助,为数字音视频产业的健康发展提供良好环境。
二、技术分类
  建立数字音视频专利数据库,首先需要对它的技术进行了解、学习和分析,不管是哪个企业,做知识产权分析,最主要的是要了解相关的技术,将某一技术领域按照技术特征拆分成不同的技术点,这是最为关键和重要的一步。对于编解码技术音频领域,不同的专业人员有不同的分类方法,可以从很多角度去分类:有损和无损、波形和参数、窄带和宽带,以及恒定码率和变率等等。按CSIP对技术的了解和掌握,把音频的编解码技术分成以下六个技术模块:
    参数编码技术;
    滤波/块切换技术;
    立体声技术;
    音频熵编码技术;
    音频变换技术;
    音频量化技术;
  视频技术亦分成了六大技术模块:
    帧间预测技术:双向预测编码、隔行视频编码、运动矢量预测、子象素插值、多参考帧预测、可变块大小预测;
    帧内预测技术;
    视频变换量化技术:变换、量化、重新排序和零编码;
    视频熵编码技术:变长编码、算术编码;
    环路滤波技术(滤波判决和滤波执行);
    编码比特流结构(但不限于以下几个子模块):码率控制与缓冲区管理、头信息、起始码、帧的编码、传输、解码和显示顺序、时间参考索引;
  上述每一大类技术模块又拆分成了很多技术小类,总的音视频技术分类大约有30多个小的技术点。需要特别指出的是,上述分类,只是尽可能的覆盖到现有的数字音视频技术,不足以覆盖整个数字音视频技术,更不足以覆盖数字音视频领域的各个标准。技术和标准之间还存在相当的距离。
三、专利分布
  在上述技术分类的基础上,经过检索、阅读和专利的清洗过程,得出全球数字音视频领域的专利基本分布。
  高产国家区域分布:

视 频

音 频

申请国

申请件数

申请国

申请件数

US

10237

US

1168

JP

8980

JP

759

CN

1186

CN

198

EP

1055

EP

127

WO

1021

WO

102

KR

928

KR

55

GB

312

CA

40

CA

203

GB

30

TW

188

TW

17


  可以看出,无论是音频还是视频,最主要的专利技术申请国是美国,从美国申请的专利音频这方面有1168件,视频方面有10237件(截至到2007年9月)。
  主要国家/区域专利申请年度变化(视频部分):

  主要申请国家/区域从年度变化可以看出,从93年到01年,从美国申请的专利量基本保持持续增长的势头,从中国申请的专利在01年到04年之间增长较快。中国专利高产机构:

排序

申请人

申请数量

1

三星电子株式会社(韩)

124

2

松下电器产业株式会社(日)

82

3

皇家飞利浦电子股份有限公司(欧)

47

4

索尼公司(日)

35

5

皇家菲利浦电子有限公司(欧)

28

6

清华大学(中)

27

7

华为技术有限公司(中)

26

8

中国科学院计算技术研究所(中)

25

9

索尼株式会社(日)

21

10

株式会社东芝(日)

21

合 计

436


  亚洲的专利高产机构主要有几个,最多的是韩国三星、其次是松下,我国也有不少相关的专利。
  全球数字音视频技术专利总体分布:

  上表是统计的全球专利分布,从中国申请的专利有确切的数据,像环路滤波在有49件专利,熵编码有152件,其中括号中的红色数据是AVS标准工作组的分析结果。AVS标准工作组在04年的时候做了较为全面的中国专利的分布研究,红色的数据即是他们的研究结果。需要指出的是,双方采用的技术分类方法不完全相同,但在视频方面有四个技术点是一致的,即环路滤波、熵编码、变换量化、帧内预测;在音频方面有三个技术点相同:立体声、熵编码和变换。另一点需要说明的是,同一个专利,可能覆盖了几个技术点,因此“小计”中的“合并后统计”的结果应该小于各分量之和,即“28334”并不等于六个技术点的专利总和。通过几年的发展,音视频方面的专利数量较04年有了大幅度的增长。全球的数字音视频专利总量,截至2007年9月的统计结果是31141件,但这是一个动态的过程,每天都会有不断的更新。
四、全球数字音视频专利数据库
  在对数字音视频技术充分学习和分析的基础上,将其按照技术点进行分类,确定关键词并进行检索。再在逐一阅读分析和数据清洗的基础上,从专利的技术特点出发,对检索出来的3万多条专利数据进行归类和标引,主要分为主申请人、主发明人、技术分类、技术模块、检索条件、国别分布、主IPC大类、主IPC小类等。
下图是按照技术模块进行检索的数据库界面:

  从图中可以看到,进行检索时可以按照技术模块来进行。例如,帧间预测在全球有11187个专利,其中第13个专利涉及到两个方面的技术,一个是帧间预测技术,一个是熵编码技术。下图是按照主申请人进行检索的数据库界面:


  按照主申请人进行检索,可以很快检索出该公司在数字音视频领域申请的所有专利。在数字音视频领域,全球有几百个主申请人。
  需要强调的是,数字音视频专利数据库的建立,解决不了所有的问题,但是可以解决一些基本的问题。例如,企业在进行技术研发的时候,可以很容易的找到自己真正关心的专利信息,包括这项技术在国际上有哪些公司已经申请了专利、专利布局情况以及还有哪些地方可以申请专利等等,这些都是数据库可以提供的信息。
  数字音视频数据库只是一个基础的专利数据库,不能够覆盖全球所有的数字音视频专利,也不可能解决企业遇到的所有问题,但企业可以从自身的需求出发,在此基础上进行研究,大幅度的减少企业之间重复的、基础性的工作。

作者:谢学军