1.數(shù)字場景建設(shè)概要

1.1.數(shù)字場景建設(shè)：元宇宙中的“基建施工”

數(shù)字場景建設(shè)可以類比為在元宇宙中的“基建施工”。元宇宙作為互聯(lián)網(wǎng)的下一種形態(tài)，發(fā)展路徑一方面可以由實向虛，作為物理世界的復(fù)現(xiàn)和增強渲染，另一方面又可以由虛向?qū)崳ㄟ^元宇宙與現(xiàn)實世界的交互達到數(shù)實結(jié)合的全新階段，而兩種路徑都需要打造與物理世界相平行的虛擬場景，作為元宇宙的具象空間和內(nèi)容承載。數(shù)字場景建設(shè)構(gòu)建起元宇宙的基礎(chǔ)空間和設(shè)施，相當于元宇宙空間中的“基建施工”，而參與數(shù)字場景建設(shè)的相關(guān)公司相當于元宇宙“施工隊”，其中算力是基本生產(chǎn)力，游戲引擎是增進效果和效率的工具箱，數(shù)字創(chuàng)意是施工的圖紙，構(gòu)成了數(shù)字場景建設(shè)的三大核心要素。

數(shù)字場景建設(shè)未來有望迎來發(fā)展機遇。數(shù)字場景已經(jīng)在游戲、影視、工業(yè)建筑、設(shè)計等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，隨著軟硬件逐步完善、數(shù)字孿生和全真互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、國家對數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)的鼓勵和扶持、VR/AR等新型終端設(shè)備的普及，對于數(shù)字場景建設(shè)的需求將會不斷提高。長期看，數(shù)字場景將成為元宇宙時代的基礎(chǔ)設(shè)施，在全面數(shù)實融合的過程中拓展出廣闊的發(fā)展空間。

1.2數(shù)字場景建設(shè)近期熱點事件

元宇宙概念第一股Roblox上市：游戲平臺Roblox采用直接掛牌的方式在紐交所上市，作為全球最大的互動社區(qū)之一及大型多人游戲創(chuàng)作平臺，Roblox是首個將“元宇宙”一詞寫入招股書的公司。上市當天，Roblox估價漲幅達到54%，公司估值比半年前融資時增長了7倍，達到近400億美金。Roblox平臺中擁有眾多基于RobloxStudio自主搭建的UGC游戲和數(shù)字場景。騰訊發(fā)布“超級數(shù)字場景”戰(zhàn)略：2021騰訊游戲年度發(fā)布會在線上舉行，發(fā)布會以“超級數(shù)字場景”戰(zhàn)略理念為核心，傳遞對游戲認知、產(chǎn)業(yè)邊界的建設(shè)性思考，并通過60余款游戲產(chǎn)品與內(nèi)容集中發(fā)布，展現(xiàn)騰訊游戲為玩家?guī)淼呢S富體驗與多元價值。

英偉達在GTC大會展示虛擬場景：英偉達舉辦的GTC大會上，創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛穿著標志性的皮夾克，在自家的廚房里做了主題演講，之后公布整場演講的背景是由英偉達仿真建模、追光技術(shù)（RTX）和GPU圖像渲染做出來的虛擬場景，引起市場熱議。虛擬土地交易量創(chuàng)歷史新高：Dapprader數(shù)據(jù)顯示，在11月Decentraland、TheSandbox（沙盒）等平臺出現(xiàn)前所未有的流量和交易活動，虛擬土地交易量達到2.28億美元，創(chuàng)歷史新高，環(huán)比10月增長688%。虛幻引擎以《黑客帝國》為背景發(fā)布開放世界技術(shù)演示：Unreal以《黑客帝國》世界為背景，發(fā)布《黑客帝國覺醒：虛幻引擎5體驗》，其中的虛擬城市包括700萬個實例化資產(chǎn)，其中有7000棟由數(shù)千個模塊化部件組成的建筑、超過4萬輛停放的車輛、超過260公里的道路等，虛幻5能夠以電影級的質(zhì)量和超快的速度渲染。

百度發(fā)布元宇宙虛擬空間平臺“希壤”：百度在Create大會揭開了“希壤”元宇宙的面紗，“希壤”基于AI原生云、空間聲場重建等技術(shù)，能夠在國內(nèi)率先實現(xiàn)了10萬人同屏互動和“萬人演唱會級”真實聲效還原。風語筑與百度就希壤達成元宇宙生態(tài)共建合作伙伴關(guān)系：風語筑將作為百度希壤元宇宙3D虛擬建筑開發(fā)商之一，承接3D虛擬建筑或數(shù)字空間的開發(fā)打造及內(nèi)容運營業(yè)務(wù)。同時，風語筑與百度希壤計劃將在希壤空間的核心區(qū)域打造元宇宙文化設(shè)施集群，并率先推出風語筑數(shù)字藝術(shù)館，由風語筑負責規(guī)劃設(shè)計、內(nèi)容引入和運營。

2.核心要素一：算力是基本生產(chǎn)力

2.1性質(zhì)：算力是數(shù)字經(jīng)濟時代的新生產(chǎn)力

算力是數(shù)字經(jīng)濟時代的新生產(chǎn)力。2018年，諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎獲得者WilliamD.Nordhaus在《計算過程》一文中對算力進行定義：“算力是設(shè)備根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)的改變，每秒可處理的信息數(shù)據(jù)量”。自古代基于人力的算力起，每一次算力的提升，都帶來了科技的突破和生產(chǎn)方式的革命，對人類社會發(fā)展有深遠的影響。在數(shù)字經(jīng)濟時代，數(shù)據(jù)是新生產(chǎn)資料，算力是新生產(chǎn)力，算法是新生產(chǎn)關(guān)系，構(gòu)成了新時代最基本的生產(chǎn)基石。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、VR/AR的發(fā)展，算力的重要性與日俱增。

現(xiàn)階段算力規(guī)模主要包括基礎(chǔ)算力、智能算力和超算算力三部分。目前的算力主要應(yīng)用于通用計算、人工智能和科學(xué)工程領(lǐng)域，對于芯片硬件和算力水平的要求有所不同，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和算力投入為算力發(fā)展提供堅實保障，而消費和行業(yè)具體應(yīng)用與算力規(guī)模相互促進。

2.2需求：未來虛擬場景搭建所需算力必然以指數(shù)級提升

未來虛擬場景搭建所需算力必然以指數(shù)級提升。特別是元宇宙場景的搭建，當前算力資源遠遠不能達到需求，英特爾高級副總裁RajaKoduri估計“實現(xiàn)元宇宙所需的算力將是現(xiàn)在全部算力的1000倍”。我們認為數(shù)字場景建設(shè)所需算力的提升主要來自以下方面：

高并發(fā)用戶：未來元宇宙將滲透入絕大部分物理世界的活動，而實現(xiàn)高并發(fā)下的實時交互仍然是極大的難點。直到2015年，消費級設(shè)備上才能運行100名真實玩家參與的游戲，而且對于處理功能較弱的設(shè)備無法加載其他玩家的定制裝備。

多模態(tài)體驗：VR/AR等新型終端設(shè)備比平面場景展示所需算力更高，而未來觸覺、嗅覺、腦機接口等新型人機互動形式成熟，將對算力資源提出新的挑戰(zhàn)。

高渲染精度：隨著對沉浸感和細節(jié)的不斷追求，對于虛擬場景和人物的渲染精度逐漸提高，需要強大算力的支持。比如2018年虛幻發(fā)布的演示短片《Siren》首次亮相時便產(chǎn)生了轟動，其引入了一套完整的毛發(fā)著色器和渲染系統(tǒng)，通過光源多重散射效果和光線追蹤陰影，實現(xiàn)了逼真的渲染效果。

建模方式：當前場景建模以空心外表面多邊形模式為主，不符合現(xiàn)實世界的物理規(guī)律，未來元宇宙有可能轉(zhuǎn)向體素建模，巨量的粒子對算力提出更高要求。

2.3現(xiàn)狀：我國算力規(guī)模約占全球31%

2020年全球算力總規(guī)模429Eflops，同比增長39%。其中，中國算力規(guī)模135Eflops，約占全球的31%，位居世界第二。從行業(yè)上看，互聯(lián)網(wǎng)是需要算力最大的行業(yè)，總規(guī)模占全國算力的47%，其次是政府和服務(wù)行業(yè)，分別占比14%和9%。

3.核心要素二：游戲引擎是工具箱

3.1架構(gòu)：游戲引擎是搭建數(shù)字場景的工具箱

游戲引擎是指一些已編寫好的可編輯電腦游戲系統(tǒng)或者一些互交式實時圖像應(yīng)用程序的核心組件。這套系統(tǒng)為游戲設(shè)計者提供所需的各種工具，來快速地做出游戲程序而不用由零開始。游戲引擎的基礎(chǔ)架構(gòu)包括客戶端、服務(wù)器和自動化部署運營系統(tǒng)，而通常所指的游戲引擎是客戶端引擎，比如Unity、Unreal等，包含渲染引擎、物理引擎、碰撞檢測系統(tǒng)、音效、腳本引擎、電腦動畫、人工智能、網(wǎng)絡(luò)引擎以及場景管理等功能。

游戲引擎核心在于算法積累和優(yōu)化。豐富和先進的算法能夠在平臺中不斷積累、復(fù)用和迭代，從而推動游戲、影視等行業(yè)的開發(fā)效率提升，也是游戲引擎主要的差異化方向。除此之外，各大游戲廠商開發(fā)過程中往往存在獨特的需求，也會在商業(yè)化引擎之外選擇自研。

游戲引擎是元宇宙時代搭建虛擬數(shù)字場景的工具箱。在構(gòu)建超級數(shù)字場景進而打造元宇宙的過程中，需要對現(xiàn)實進行測度并在數(shù)字世界重繪、統(tǒng)籌聲音畫面場景等資源，游戲引擎是最貼近這一能力的工具。

3.2發(fā)展：伴隨主流游戲平臺變化不斷迭代

游戲引擎發(fā)展伴隨主流平臺變遷。1）90年代之前的主機時代，以任天堂、索尼為代表的主機廠商都是根據(jù)主機機型進行定制開發(fā)，但是已經(jīng)有了復(fù)用素材的游戲引擎邏輯，減少底層代碼的重復(fù)開發(fā)。2）在PC時代，IDSoftware推出的QuakeI引擎被認為是第一個完全支持多邊形模型、動畫和粒子特效的真正意義上的3D引擎，隨后主流的Unreal、Unity等引擎相繼問世。3）移動游戲時代，隨著移動設(shè)備不斷智能化，移動游戲的質(zhì)量和開發(fā)難度不斷提高，跨平臺部署成為關(guān)鍵戰(zhàn)略，Unity、Unreal4和COCOS2D-X脫穎而出。

中國游戲引擎以大廠自研為主。由于政策限制，中國游戲市場跳過了主機階段，在端游和移動時代幾乎與海外市場同步發(fā)展，騰訊、網(wǎng)易、完美世界、西山居、暢游等游戲大廠均有自研游戲引擎，商業(yè)引擎包括觸控科技Cocos、白鷺科技EgretEng、藍亞盒子Layabox等。

3.3應(yīng)用：多場景打造數(shù)字化世界

游戲引擎被廣泛應(yīng)用于影視、設(shè)計、營銷、XR等相關(guān)領(lǐng)域。

電影領(lǐng)域：2016年Unity與迪士尼聯(lián)合拍攝了3D電影《奇幻森林》，通過逼真的特效和渲染大獲成功；2019年電影《獅子王》中，Unity利用游戲引擎制作模擬場景，所有人員都通過VR設(shè)備進行拍攝。

汽車領(lǐng)域：1）設(shè)計部門可以將模型構(gòu)造出來進行測試，不必在真實樣車上修改，節(jié)省時間和開發(fā)資金；2）游戲引擎可以用于算法訓(xùn)練，模擬真實路況中前方車輛剎車、強光照射等等情況；3）在汽車營銷過程中，游戲引擎可以渲染出細節(jié)豐富的圖像，讓用戶在官網(wǎng)上就能通過任意終端多角度觀看汽車的外觀和細節(jié)。

建筑領(lǐng)域：游戲引擎可以直接導(dǎo)入CAD、BIM等軟件的建筑模型，迅速生成精美真實的可視化設(shè)計方案，并支持直接在數(shù)字實景中進行實時修改。

4.核心要素三：內(nèi)容創(chuàng)意是施工圖紙

4.1PGC：數(shù)字場景建設(shè)中不可或缺的力量

內(nèi)容創(chuàng)意是數(shù)字場景建設(shè)的圖紙。在工具和基礎(chǔ)設(shè)施之外，搭建怎樣的數(shù)字場景、設(shè)計怎樣的交互能力也是未來發(fā)展的核心之一，相當于施工隊的圖紙。我們認為PGC和UGC都將貢獻大量內(nèi)容創(chuàng)意，特別是元宇宙建設(shè)中UGC的重要性不斷提升，實現(xiàn)數(shù)字場景的多元化發(fā)展，同時創(chuàng)作者可以從現(xiàn)實世界文化以及經(jīng)典IP中汲取靈感，創(chuàng)造出異彩紛呈的虛擬空間。

PGC仍然是數(shù)字場景建設(shè)不可或缺的力量。當前數(shù)字場景建設(shè)仍然有較高門檻，需要大量設(shè)計和建模專業(yè)知識、資金技術(shù)投入等，因此更多是由專業(yè)創(chuàng)作者和游戲、影視、工業(yè)建筑等領(lǐng)域廠商參與，從而制作高質(zhì)量數(shù)字場景。因此，我們認為在數(shù)字場景建設(shè)浪潮有望推動游戲、影視、展覽等涉及數(shù)字視覺技術(shù)領(lǐng)域的公司發(fā)展。

4.2UGC：元宇宙下的去中心化浪潮

元宇宙時代開放的數(shù)字場景創(chuàng)作。元宇宙的特點之一是去中心化，整個虛擬空間由每個個體共同創(chuàng)造和運維，而不以某一個個人或組織的利益為中心。Meta首席執(zhí)行官扎克伯格的演講中也表示：“元宇宙不會由一家公司創(chuàng)建，它將由創(chuàng)造者和開發(fā)者構(gòu)建，創(chuàng)造可互操作的新體驗和數(shù)字項目，并開啟比當今平臺及其政策所限制的更大的創(chuàng)意經(jīng)濟。”在這個特點下，開源開放將是元宇宙的重要趨勢，不同用戶都可以通過封裝和模塊化后的代碼進行創(chuàng)作以拓展元宇宙的邊界，實現(xiàn)其創(chuàng)意和創(chuàng)新。當前類元宇宙的游戲Roblox和Minecraft上已經(jīng)出現(xiàn)了大量玩家自主設(shè)計和開發(fā)的五花八門的場景作品，為整個生態(tài)帶來新的活力。

4.3數(shù)字場景實現(xiàn)對現(xiàn)實世界文化的創(chuàng)意演繹

虛擬場景建設(shè)可以實現(xiàn)對現(xiàn)實世界文化的創(chuàng)意演繹。數(shù)字場景的一個方向是對現(xiàn)實的精確還原，比如工業(yè)生產(chǎn)和城市治理領(lǐng)域的數(shù)字孿生，這個對于內(nèi)容創(chuàng)意的要求不高，而需要高精度的數(shù)據(jù)和傳感器進行動態(tài)建模，力求還原出物理世界的狀態(tài)和變化。另一個方向是在現(xiàn)實世界已有的對象和文化基礎(chǔ)上，充分汲取靈感，進行數(shù)字化的創(chuàng)造性重述。比如在文娛領(lǐng)域，故宮博物院推出了全景故宮，可以讓用戶足不出戶從各個角度游覽故宮，配以相關(guān)解說，提供全新的游覽和宣傳方式；游戲《刺客信條2》則是還原意大利佛羅倫薩富有藝術(shù)氣息的建筑，帶來更加沉浸和富有歷史感的游戲體驗。

5.創(chuàng)新應(yīng)用：關(guān)注技術(shù)和內(nèi)容生產(chǎn)方式變革

5.1從開放世界、沙盒和模擬到元宇宙

開放世界游戲為用戶打造一個提供高沉浸度和自由度的數(shù)字場景。以Take-Two旗下經(jīng)典游戲GTA5為例，游戲試圖打造一個虛擬城市，一個細節(jié)豐富且高度自由的大地圖“洛圣都”，玩家在推進主線劇情的過程中可以自由探索城市的細節(jié)，參加一系列非線性的支線任務(wù)、駕駛改裝載具街頭競速以及一系列現(xiàn)實世界中無法完成的操作等，通過模擬真實城市場景和高自由度的探索為玩家?guī)韽姶蟮某两取?

模擬類游戲特點在于模擬環(huán)境和行為方式。通過模擬現(xiàn)實場景，讓玩家深度沉浸在游戲中，給玩家真的模擬生活起居和駕駛等體驗，如EuroTruckSimulator這樣基于現(xiàn)實世界的卡車司機模擬游戲。隨著數(shù)字場景建設(shè)領(lǐng)域的不斷進化，我們認為模擬游戲有望達到更高程度的擬真和沉浸效果，元宇宙將真正成為基于現(xiàn)實世界所打造的虛擬世界。

5.2AR/VR發(fā)展創(chuàng)造新的數(shù)字場景需求

AR/VR市場需求不斷提升。隨著光學(xué)設(shè)備不斷迭代、5G建設(shè)日趨完善、產(chǎn)品性價比進一步提高，VR/AR行業(yè)進一步發(fā)展。根據(jù)IDC預(yù)測，到2024年，AR設(shè)備出貨量將達到4,111萬臺，VR設(shè)備出貨量將達到3,561萬臺，總量CAGR81.5%。

5.3虛擬地產(chǎn)與數(shù)字場景建設(shè)密不可分

虛擬地產(chǎn)是元宇宙中的房產(chǎn)。虛擬地產(chǎn)是存在于虛擬世界的區(qū)位資源，其每一塊地都通過NTF（非同質(zhì)化代幣）進行記錄和認證，以此來確認土地的獨特性和交易的真實性。游戲的開發(fā)商和玩家可以通過發(fā)行和流通市場對虛擬地產(chǎn)進行交易，并在其中進行商業(yè)活動和游戲體驗。

虛擬土地商業(yè)化前景被普遍看好。虛擬土地受到了廣泛的關(guān)注，包括Adidas、PwC香港子公司等多家企業(yè)公開表示在TheSandbox和Decentraland等世界中收購虛擬土地。2021年12月，專注NFT、虛擬房產(chǎn)開發(fā)的RepublicRealm用430萬美元的價格購買了TheSandbox的土地，成為迄今為止公開的最大虛擬地產(chǎn)交易，根據(jù)公司官網(wǎng)，RepublicRealm已經(jīng)在19個世界中擁有約2,500塊虛擬土地。

6.未來展望：全面推動數(shù)實融合發(fā)展

6.1數(shù)字經(jīng)濟：數(shù)字場景建設(shè)推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)已經(jīng)成為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略。2021年12月12日，國務(wù)院印發(fā)了《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，肯定了“十三五”期間數(shù)字經(jīng)濟為經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展提供了強大動力，指出了“十四五”時期我國數(shù)字經(jīng)濟將轉(zhuǎn)向深化應(yīng)用、規(guī)范發(fā)展、普惠共享的新階段。

數(shù)字經(jīng)濟的重點在于產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)型。《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出加快企業(yè)、重點產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)和集群的數(shù)字化轉(zhuǎn)型；增強關(guān)鍵技術(shù)（核心軟硬件等）的創(chuàng)新能力和競爭力；加快培訓(xùn)新業(yè)態(tài)新模式（在線服務(wù)、共享經(jīng)濟、智能經(jīng)濟、新個體經(jīng)濟）；提升公共服務(wù)數(shù)字化水平等方面。

數(shù)字場景建設(shè)推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字場景不僅僅局限于泛娛樂領(lǐng)域，工業(yè)、制造業(yè)、商業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域均需要數(shù)字場景的賦能，例如智能城市和園區(qū)、數(shù)字孿生、模擬仿真等都需要數(shù)字場景建設(shè)領(lǐng)域的進一步發(fā)展和普及。在數(shù)字場景建設(shè)推動下，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型有望帶動中國數(shù)字經(jīng)濟的規(guī)模、效率、競爭力的持續(xù)提升。

6.2數(shù)字孿生：數(shù)字場景建設(shè)是實現(xiàn)數(shù)字孿生的重要部分

數(shù)字孿生應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速。根據(jù)學(xué)術(shù)界的定義：“數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬實體，借助歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗證、預(yù)測、控制物理實體全生命周期過程的技術(shù)手段”。數(shù)字孿生具有互操作、可拓展、實時、保真、閉環(huán)等特點，能夠幫助企業(yè)和政府對于物理實體進行更好的管理和監(jiān)控，因此受到廣泛關(guān)注。得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實施已逐漸成為可能，現(xiàn)階段，數(shù)字孿生已經(jīng)開始在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市管理、健康醫(yī)療等行業(yè)落地。

6.3全真互聯(lián)網(wǎng)：數(shù)字場景建設(shè)推動建設(shè)數(shù)實結(jié)合的全真互聯(lián)網(wǎng)

全真互聯(lián)網(wǎng)全面推動數(shù)實結(jié)合。2020年，騰訊CEO馬化騰提出了“全真互聯(lián)網(wǎng)”的概念，隨著計算能力快速提升、人機交互模式更加豐富，全真互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用滲透到絕大部分B端和C端用戶的體驗，將人、物、信息、制造、服務(wù)等社會要素充分結(jié)合，通過多種形式全面實現(xiàn)線上線下一體化，同時也為用戶帶來更加沉浸的體驗。

數(shù)實結(jié)合的過程離不開數(shù)字場景的搭建。全真互聯(lián)網(wǎng)的核心是數(shù)實結(jié)合，一方面，現(xiàn)實的虛擬化比如數(shù)字孿生等技術(shù)需要對物理世界的場景進行建模和分析，另一方面，AR和全息投影等技術(shù)也可以將虛擬世界的場景在現(xiàn)實中進行展現(xiàn)，在這兩個過程中，數(shù)字場景的搭建都發(fā)揮了重要的作用。

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