随着我国经济快速发展,人们对文化需求日益增长,使得我国文化产业发展迅猛。在大力提倡科技创新背景下,无论是影视、纸媒、艺术品等传统文化产业,还是互联网在线娱乐、游戏、数字音乐、网络文学等新兴科技文化产业,在创作内容和传播方式上都发生了巨大改变,科技创新将助力现代主流文化产业繁荣,带来一系列新经济增长点,也将对国民社会生活产生重大影响。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的颁布,为文化产业发展指明了方向,科技文化产业正处于传统文化产业转型与新兴文化产业结构调整的重要时期,科技创新是文化产业发展的重要引擎。
音乐科技产业是科技文化产业的一个重要组成部分,音乐科技产业技术对影视、广告、游戏、新媒体艺术等多个文化产业发展具有重要影响。20世纪50年代,随着数字技术的迅猛发展,国内外学者将数字技术应用于音乐领域并进行了广泛研究,先后建立了以美国斯坦福大学CCRMA(1975年)为首的多个大型计算机音乐研究机构,研究主要涉及音乐表演、音乐教育、乐器研发、音乐创作、音乐传播等多个领域,大量研究成果的市场化和产品化对欧美等发达国家音乐科技产业迅速发展发挥了重要作用。
值得注意的是,近年来,随着人工智能的兴起,音乐人工智能在欧美及日本等地区和国家迅速发展,且已成为人工智能的一个重要分支,出现了多个具有机器视觉和听觉的智能音乐机器人,将人类创造力、情感表达、审美等智能与计算机计算能力、机器人机械系统、自动化控制等技术相结合,通过节省人力成本提高音乐创作和音乐表演效率,突破人类在音乐表演和音乐创作等方面的专业技能限制,创造出更多具有新奇感的音乐效果。在我国倡导“互联网+”以及“工业制造4.0”新背景下,具备通信、网络与人机交互功能的音乐人工智能系统进入教育科普、艺术表演市场及娱乐服务等领域已是大势所趋[1]。
文化产业研究近年来主要集中在文化产业政策、网络文化新业态、文化企业经营管理、地方特色文化产业、文化产业理论、文化产业园区六大领域[2],主要研究内容涉及文化产业政策改革与优化、互联网文化新业态模式特征与管理、文化资本与文化产业园运营管理、区域文化产业整体布局和发展战略等多个方面。
国内外关于音乐科技的早期研究主要集中在音乐自然观、律学、乐器声学、乐器制造工艺等几个方面,20世纪以后开始出现了乐器改良、音乐声学(主要包括音律学、乐器声学、歌唱声学、空间音乐声学、音乐听觉心理研究等方面)、音乐数学、中国音乐科技史等多个新研究领域[3],如贾湖骨笛测音研究、曾侯乙编钟复制技术、毕达哥拉斯音乐数理研究等。
随着计算机技术的发展,音乐与科学技术交叉研究成果大量涌现,主要包含艺术与科技两大领域。在艺术领域,包括任何具有科技含量的音乐创作、音乐表演、音乐教育、音乐理论研究等多个方向,如计算音乐学、电子音乐创作与制作、计算机辅助音乐教育、音乐表演量化分析、录音混音、声音设计等;在科技领域,包括任何与音乐相关的科技工具和方法,如音乐声学、音乐信息检索(MIR)、音频信号处理、算法作曲、音频数字水印、音乐治疗、音乐机器人、音视频结合跨媒体应用等[4]。
专利分析是指采用数学、统计学等各种研究方法,对来自专利文献、专利说明书、专利文摘出版物和专利公报中大量、零散的专利信息进行提取、整理、加工及组合,并且对这些有价值的情报信息进行定性描述和定量分析,以揭示隐含在其中的技术发展现状和技术发展趋势[5]。据世界知识产权组织统计,每年全球科研成果中有95%以专利形式公布于世,专利数量和发展变化趋势反映了一个国家或地区科技发展水平及最新动态。
专利文本挖掘是当今学术领域研究热点方向之一,内容具有及时性、详尽性等特点。专利数据与文献的作用已被广泛认可,主要体现在以下几个方面:降低新技术研发成本、丰富技术创新内容、降低技术研发过程中的沉没成本,而专利文献情报信息可作为政策制定的风向标[6]。
现有专利文本挖掘与产业技术相关研究主要采取基于共类构建专利网络的方法,通过构建专利组合,将其应用于竞争检测、技术评估和研发组合等领域,构建技术功效矩阵并依此分析技术发展趋势[7]。近年来,通过专利挖掘探讨产业技术发展趋势的研究主要集中在机器人[8]、移动医疗[9]、智能家居[10]等相关产业领域。
综上所述,国内外现有关于科技文化产业的研究较少涉及科技文化产业技术,音乐科技研究领域分布较广泛,但大多以个案研究为主。专利文本挖掘尚未涉及科技文化产业技术领域,特别是从科技文化专利数据与文本分析视角探讨科技文化产业技术发展趋势的研究更少。
以音乐科技产业技术为切入点,通过探讨全球音乐科技产业技术发展趋势,准确评估目前国内音乐科技水平,对于发展我国科技文化产业技术、提升民族文化自信、建设文化强国具有重要意义。本文以科技文化产业技术中发展迅猛的音乐科技产业技术为例,通过对其兴起的近55年的专利数据进行统计,分析音乐科技产业技术发展现状,揭示音乐科技产业技术发展趋势。在此基础上,提出促进我国科技文化产业技术发展的策略和建议。
根据研究目的,本文分析样本来源于德温特创新索引数据库(简称DII),该数据库信息来源于全球40多个专利机构,信息较完整。数据库由各行业技术专家对全球主要专利机构的专利文献进行翻译整理,重新编写专利信息,如描述标题和摘要、新颖性、技术关键、优点等,将专利文献机构标准化,由此成为专利文献信息挖掘的重要来源[6]。
本文通过对德温特创新索引数据库(简称DII)音乐科技专业数据进行挖掘,从专利申请趋势、申请机构和发明者合作网络3个方面解析音乐科技产业技术发展现状,从音乐科技专利重点技术分布和生命周期预测未来音乐科技产业技术发展态势,以此对未来我国音乐科技产业技术研发重点提供参考,具体研究框架如图1所示。
图1 研究框架
德温特专利数据库专利信息包括专利名称、摘要、专利申请人、国家、国际分类号、德温特分类号、德文特手工代码、专利权人名称、专利权人代码、优先权申请日期等。
对于音乐科技而言,其主题或关键词应是“music technology”。由于音乐科技包括的内容十分广泛,如音乐机器人、智能作曲、音乐教育等,因此需要扩充检索式内容。通过查找音乐科技相关英文文献确定其英文关键词,同时结合DII数据库检索特点最终确定检索式为:TS=(music AND technology*)=(music AND education)=(music AND robot)=(artificial intelligence AND music)=(music AND instrument)=(music AND composition)。除此之外,对德温特专利分类号下的G10(乐器;声学)、G10B(管风琴;簧风琴或类似管乐器)、G10C(钢琴、大键琴、立式钢琴或类似带有一个或更多键盘的弦乐器)、G10D(弦乐器;管乐器;手风琴或六角手风琴;打击乐器)、G10F(自动乐器)、G10G(音乐辅助设备;乐器支撑;音乐或乐器其它辅助装置或附件)、G10H(电声乐器;由机电装置或电子发生器产生音调的乐器,或从数据存储器合成音调的乐器)、G10K(发声器械)、G10L(语音分析或合成;语音识别;语音或声音处理;语音或音频编码或解码)进行数据提取,对二者合并去重后,共检索到27 282条数据。
在时间跨度上,本研究专利检索日期为2018年12月28日,时间跨度是指专利优先权日期,本文日期范围选择是1960—2018年。由于德温特数据文献收录具有一定的滞后性,滞后期约为18个月,因此目前数据分析截至日期为2016年。
对音乐科技专利分年度申请数量进行统计,如图2所示。从中发现,申请量呈现稳定高速增长态势,尤其是在2006年之后,专利申请量突破1 000件。
图2 音乐科技专利申请数量年份分布
通过分析发现,音乐科技专利申请量整体分为4个阶段:
第一阶段为1960-1972年,即音乐科技专利申请萌芽期。此阶段申请数量较少,一直是个位数,主要集中在乐器(musical instrument)研发上。
第二阶段为1973-1993年,即音乐科技专利申请发展期,这一时期申请数量由个位数增加到百位。
第三阶段为1994-2005年,即音乐科技专利增长期。此阶段申请数量快速增长,尤其是在数字音乐领域。20世纪80年代末之前,音乐主要依靠乐谱、唱片、无线电广播和电视广播等方式传播,而1993年MP3音频压缩技术的诞生开启了数字音乐这一传播模式[11]。到21世纪初,网络发展为音乐提供了新传播介质,苹果公司于2003年创立了iTunes在线音乐商店,创造了将播放器和正版音乐“捆绑”销售的数字音乐销售模式。随着Spotify、YouTube、Apple Music等数字音乐平台的相继上线,数字音乐迎来高速发展期。所以,不仅在数量上第三阶段年申请量迅速增长,在相关研究领域,除乐器外还增添了音乐作曲(music composition)、音频数据(audio data)、音乐信号(musical signal)等新兴领域。并且,由于数字音乐存在虚拟性、互动性、大众化和零损耗等优势特征,使得其在互联网高度普及的今天成为音乐传播的主要形态[12]。
第四阶段是2006年至今,即音乐科技专利申请成熟期。此阶段专利申请量稳定持续,保持在千位数以上。由于互联网技术的快速发展,2006年不仅在年申请量上破千,研究方向上凸显了音乐声学(musical instruments acoustics),表明相关音乐科技越来越受到学者关注,研究领域也在不断扩展。
首先,对音乐科技专利申请机构、国家和申请件数进行统计。如表1所示,在音乐科技专利申请位居前10位的申请机构中,主要由日本和美国机构占据。其中,日本机构有8个,前5位均为日本机构;美国机构有2个,分别位居第六位和第十位。对前10个机构申请数量分别进行统计,其中,申请量最多的机构是日本雅马哈(Yamaha)公司,共申请相关专利1 376件。这表明,日本和美国在音乐科技领域有着强大的研发实力,占据领先地位。而我国相关机构未能上榜,说明目前国内音乐科技领域还未受到重视与关注,尚未形成独立研究。
表1 专利发明机构排名
排名机构名称申请量(件)国家1YAMAHACORP1376日本2KAWAIMUSICALINSTRMFGCOLTD369日本3CASIOCOMPUTER347日本4NIPPONGAKKISEIZOKK221日本5ROLANDKK216日本6APPLEINC106美国7KORGINC37日本8NAMCOLTD29日本9SONYCORP20日本10MICROSOFTCORP19美国
其次,对音乐科技专利申请机构聚类分布图进行整理。在CiteSpace中,将机构按时间以年轮不同颜色和节点大小变化呈现出来,节点越大表示该机构申请数量越多,节点颜色由深到浅表明时间上由早期到近期的变化。如图3所示,音乐科技专利申请以日本3家机构YAMAHA、KAWAI、CASIO节点和颜色最深,表明其在音乐科技领域研发数量最多、研发时间最早。
其中,雅马哈(Yamaha)公司于1887年在日本前桥创立。雅马哈产品从钢琴、电子琴、合成器等键盘乐器,铜管、木管等管乐器,小提琴、大提琴等弦乐器,以及所有打击乐器,直至最高级的专业音响设备都有涉及。雅马哈(Yamaha)于2004年开发电子音乐制作语音合成软件核心引擎VOCALOID,研发范围广且深远,是音乐科技领域影响力最大的机构;卡哇伊(KAWAI)公司是钢琴制造业中历史最悠久的专门制造钢琴的家族企业,申请的专利主要在musical instrument(乐器)上;卡西欧(CASIO)是日本一家生产电子仪器、电子计算器公司旗下的品牌,公司在1979年宣布进军电子琴市场,开始拓展声学乐器和电子乐器业务。
通过对音乐科技专利申请机构分布进行统计可以发现,在音乐科技领域影响力较大的是日本和美国音乐科技产业机构,我国在音乐科技产业技术领域研发基础较弱。同时,还可以发现,研究音乐科技的机构大多为商业公司,高校和科研机构较少,说明高校机构研发积极性不高、研发强度不够,未投入充足的人力、物力、财力从事技术创新活动。机构分布特征说明,音乐科技领域商业市场广阔,值得深入探究。
(1)对音乐科技专利发明者合作网络进行整理,如图4所示。从中可见,音乐科技专利申请发明者合作网络图总体上可分为左上角、右下角两个区域。其中,左上角发明者多为日本人,其节点大多较深,说明研发时间较长;右下角发明人多为中国人,其节点较浅,说明研发时间较短。同时,还可以发现左上角各发明人间的连线较多,说明各发明人间的合作较紧密;右下角各发明人的节点虽然较大,但连线稀疏,说明各发明人间的合作较少。
(2)对音乐科技专利申请发明者申请件数和年份进行统计,如表2所示。从中可见,最早的专利发明者是图4左上角的日本Suzuki、 Aoki、 Mishma,申请时间都在1990年以前;数量最多的是图4右下角的中国Wang、 Zhang、 Wang等,申请时间都在2000年之后。由此可见,日本在音乐科技领域研发时间早、影响力大;我国在音乐科技领域虽然起步较晚,但发展迅速,专利申请数量后来居上,还有较大上升空间。
图3 专利申请机构聚类分布
图4 专利发明者合作网络
表2 专利发明者排名
排名作者 申请量(件)年份1WANGY6920062ZHANGY4820033WANGX4520084LIY4220065ZHANGJ4120116SUZUKIH4119787AOKIE4019768ZHANGX3620119MISHMAJ31199010LIUX312008
对音乐科技专利申请关键词进行统计,可以分析出音乐科技领域研究热点分布情况。在CiteSpace软件中设置时间跨度为1年,数据来源中选择标题(title)、摘要(abstract),并勾选“名词短语(noun phrases)”,将题目和摘要中的名词短语抽取出来,节点类型为关键词(Keyword),调节适当阈值后,选用Pathfinder算法。通过对音乐科技专利关键词进行整理,按照关键词出现频率高低得到特征词共现分析。在人工挑选二次挖掘之后,删除of、and、utility model module等与技术本身相关度不高的词语后,形成如表3所示的频次最高的10个关键词。
表3 音乐科技领域频次前十关键词
排名关键词频次1Musicalinstrumentsacoustics乐器声学93492Audio/videorecordingandsystems音频/视频录制系统82803TVandbroadcastradioreceivers电视和广播无线电接收器4454Musicalsound乐音3765Electronicdevice电子装置2996Audiosignal音频信号2917Musicalnote音符2738Tonesignal单音信号1939musicaldata音乐数据15010musicalcomposition乐曲132
这些关键词反映了音乐科技领域的研究热点,可以看出音乐科技领域研究内容十分广泛,其中对乐器声学和音视频录制系统的研究比较集中。乐器声学领域主要集中在乐器声学上,音频录制领域主要应用于音乐节目录制、电视广播、数字音乐等方面。
国际唱片业协会(IFPI)发布的《2018全球音乐报告》指出,数字音乐发展占行业45%(见图5),2017年全球录制音乐市场增长8.1%(见图6),行业总收入为173亿美元。受乐迷对流媒体(特别是付费订阅地音频流媒体)推崇的驱动,数字收入增长19.1%,达94亿美元,首次占全球音乐产业收入总额的一半以上(54%)。这表明,音乐已成为互联网重要应用之一,深度体现了音乐与互联网土壤的契合[13]。
图5 数字音乐发展占比
资料来源:IFPI,中信证券研究部
图6 1997-2017年全球录制音乐产业市场收益(单位:十亿美元)
资料来源:IFPI,中信证券研究部
对音乐科技专利申请生命周期进行分析,可以预测音乐科技专利申请发展态势。进行专利技术周期预测的基础数据是计算出每一年专利申请累计量作为因变量,依此年份为自变量,用Matlab软件对各年累计量作Logistic模型回归,得出曲线方程。
拟合函数表达式(3次多项式)为:
F(x)=p1×x3+p2×x2+p3×x+p4
上述函数中的系数:
p1=0.004 453 (-0.005 102, 0.014 01)→系数在这一范围内均可
p2=-25.86 (-82.85, 31.12)
p3=5.006e+04 (-6.323e+04, 1.633e+05)
p4=-3.229e+07 (-1.074e+08, 4.278e+07) 拟合曲线见图7。
图7 音乐科技专利生命周期拟合曲线
根据回归曲线斜率变化,可得出两个结论:①1990年之前,音乐科技专利申请数量很少且发展缓慢,尤其在1970年前,每年增加的数量在个位数,此阶段为技术发展萌芽期;②1990至今,音乐科技专利申请数量开始逐渐增多,且增长速度越来越快,处于技术成长阶段。音乐科技行业已经形成并将持续快速发展,应鼓励各研究机构和企业加大研发力度。
本文对音乐科技产业技术领域专利文本进行挖掘,通过数据分析发现,音乐科技产业技术领域发展呈现出以下几个特点:
(1)申请量呈逐年高速增长态势,研究领域从乐器改良、数字音乐、音频数据、音乐信号等不断拓展至智能作曲等多个新兴领域,表明近年来音乐科技产业技术在全球越来越得到重视。
(2)主要申请机构多为日本和美国等发达国家,尤其是日本,在排名前10的申请机构中,日本占据80%,我国未有相关机构上榜,表明我国在该领域仍然存在一定差距。由于我国属于后起之秀,该领域数据从1960年才开始统计,若对比近10年数据,或许能得到更多新结论。
(3)国外高等院校和科研机构各发明人间的合作密切,而国内高等院校和科研机构各发明人间的合作有待加强。由专利发明者合作网络分析发现,在音乐科技领域发明人分为两块:一部分是以日本人为代表的早期发明者,其节点颜色较深、连线较多,说明他们在早期合作多、影响大;另一部分是以中国人为代表的后期发明者,其节点较大,但连线稀疏,可以看出各发明者虽有一定的影响力,但彼此间的合作较少。
(4)专利数据结果显示,数字音乐是未来音乐产业市场主流发展形式。我国数字音乐产业虽然起步较晚,但近几年发展迅速,数字音乐在我国音乐传播产业中具有绝对优势。在录制音乐产业中,日本和德国实体唱片收入分别占73%与52%,而我国数字音乐收入在录制音乐产业中占96%[12]。显而易见,数字音乐在我国音乐产业中占据十分重要的地位,也是我国音乐产业未来重点发展方向。
(5)数据解析出的“乐器声学”和“音视频录制系统”等重点关键词,为今后我国音乐科技产业技术研发提供了方向指引。
基于上述音乐科技产业技术专利分析结论,为促进我国科技文化产业技术发展,本文提出以下建议:
(1)鼓励我国高等院校和科研机构着重研究科技文化领域中的重点技术,夯实科技文化产业技术突破的科学基础。从申请机构看,在音乐科技领域,日本遥遥领先于世界各国,且彼此间合作力度大,我国应借鉴日本人才培养模式和经验,增进国际学术合作,拓展研究视野,深化对艺术科技领域的研究和探索。组织专家、学者根据当前国内发展情况,提出合理、与时俱进的教学计划方案,增设理论与实践相结合的教学环节,加强教学过程指导和高校师资力量建设, 并建立专业实验教师队伍,发挥高校人才储备优势, 提高学术国际声望,促进我国文化产业科技人才发展。
(2)以产业技术创新主导科技文化领域相关企业与高校及科研机构加强合作,提升我国科技文化领域相关企业创新能力。加强和培育艺术科技相关企业,重点支持具有自主知识产权、创新能力及市场竞争力较强的企业。搭建艺术科技研究院、文化产业技术创新战略联盟等专业平台,着力于科技文化产业中相关新兴关键共性技术攻关,强化科技对文化新业态的引领功能,使理论研究转化成有效的实践生产力和可操作性成果。
(3)重视我国科技文化产业市场开发和建设对我国科技文化产业技术突破的促进作用。科技推动着文化产业创新,各业态跨领域不断融合发展,应引导金融资本、社会资本、境外资本进入科技文化产业领域,鼓励银行等金融机构对科技文化产业进行扶持,规范文化资产及文化产权交易,搭建文化科技多元化投融资服务平台,推动科技文化产业上市融资。
(4)推进知识产权管理与成果转化,加强产权交易市场监管与服务。普及推广科技文化产业技术领域知识产权保护,利用网络和信息技术提升知识产权保护力度,加大对侵权行为的惩治力度。不断完善知识产权保护体系,为科技文化产业技术研发和市场应用保驾护航。
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