遊戲引擎作為遊戲創作工具與遊戲執行的底層控制器，著力於在虛擬世界中構建虛擬形象、虛擬場域，幫助虛實融合打造更強的沉浸感與互動感。
我們認為，大型開放世界遊戲是初步的、相對具象的虛擬世界形式，遊戲引擎的技術與生態日益成熟，有望升級成為元宇宙時代數字內容的生產工具，助力“新大陸”之變革。
本文將從遊戲引擎發展歷程、商業模式及多場景應用等出發，探索其對元宇宙數字世界建設的核心價值與未來方向。
摘要
遊戲引擎是模組化、可複用的遊戲創作工具，驅動虛擬世界執行。
遊戲引擎以模組化提升遊戲開發效率、降低開發門檻，以可複用特性實現技術積累。遊戲引擎歷經30餘年發展，在遊戲使用者與遊戲開發主體的多元化趨勢推動下步入成熟期，演繹出多元商業模式，實現跨行業場景應用。我們認為，遊戲引擎有望成為元宇宙數字內容的核心生產工具、技術基礎之一。
聚合力：以多元商業模式適配不同發展領域，推動鑄就數字內容之城。
我們認為，遊戲引擎根據開發目的可分為商用引擎與自研引擎，根據受眾人群不同則可分為高線與低線遊戲引擎。
按開發目的劃分，
商用引擎強調通用化，未來或將更好地支援拓展跨行業應用；自研引擎以垂直化打法提升遊戲數字內容的多維創新。
按受眾人群劃分，
高線引擎切入O/PGC商業化3A大作，低線引擎則給予普通使用者便捷創作工具，支援數字內容產出，在遊戲行業率先提升UGC自由度，進一步實現跨行業落地。多元商業模式下，遊戲引擎正不斷支援共同打造優質數字內容生態，推動元宇宙數字世界建設。
觀未來：從遊戲到跨行業場景，遊戲引擎應用價值逐步提升。
在遊戲行業，
引擎推動研發工業化加速，產業提效以更好地滿足使用者需求；在跨行業場景下，立足遊戲領域向跨行業場景延伸，遊戲引擎有望釋放長期價值，驅動元宇宙數字世界建設發展。在遊戲領域，遊戲引擎的價值來源於最佳化使用者遊戲體驗、提升遊戲開發效率。而在
跨行業場景
中，遊戲引擎在數字孿生、數字伴生至數字原生的三級應用場景發揮作用：遊戲引擎以模擬及模擬技術從“形”至“理”推動
數字孿生
落地；藉助虛實融合提升效率與質量，為現實世界提供解決方案，實現
數字伴生
；並最終從虛擬內容創作到數字世界原生要素打造，拓展元宇宙內容體量，實現
數字原生
。
風險
技術發展不及預期，商業化程序不及預期，跨領域擴張情況不及預期，人才流失風險，行業政策監管風險。
正文
為什麼要研究遊戲引擎？
遊戲引擎或將升級為元宇宙時代數字內容的生產工具。
遊戲引擎作為遊戲創作工具與遊戲執行的底層控制器，著力於在虛擬世界中構建虛擬形象、虛擬場域，幫助虛實融合打造更強的沉浸感與互動感。在元宇宙話題風起初期，傳統大型多人線上的遊戲被視為離元宇宙世界形態相對接近的產品，具備在遊戲世界觀中的虛擬身份體系、經濟體系等。我們認為，儘管遊戲產品並不等同於元宇宙，但其具備一些元宇宙的核心理念和要素，而遊戲引擎的技術與生態趨於成熟，或將升級成為元宇宙時代數字內容的生產工具、技術基礎之一，構建虛擬世界新場景，助力“新大陸”之變革。
全球遊戲引擎發展已步入成熟期。
遊戲引擎歷經30餘年發展，在遊戲使用者與遊戲開發主體的多元化趨勢推動下已步入發展成熟期。遊戲引擎多維迭代且均有應用落地，引擎發展路徑經歷分化後趨向清晰：
►商用引擎與自研引擎分野，遊戲引擎格局落成。
商業引擎針對通用性、易用性及多終端適配性進行完善，立足於遊戲領域拓展跨行業的多場景應用，推動產業數字化落地。自研引擎則以實現必需功能的效率目標為導向，將在遊戲領域垂直細分化，在特定領域迭代先進技術，構築遊戲廠商的技術護城河。
►遊戲引擎探索UGC化，虛擬內容創作方式進化。
遊戲引擎下沉推動遊戲成為表達與社交的新型媒介。目前UGC遊戲引擎以遊戲平臺模式為主，為使用者提供從開發到發行的遊戲社群。遊戲UGC化成為虛擬內容創作的演進方向，而UGC遊戲引擎使遊戲創作脫離既定遊戲，推動遊戲引擎進一步演化為數字內容生產工具，實現元宇宙數字世界內容量的擴充與完善。
立足遊戲領域向跨行業場景延伸，遊戲引擎有望釋放長期價值，驅動元宇宙數字世界建設發展。
在遊戲領域，遊戲引擎的價值來源於最佳化使用者遊戲體驗、提升遊戲開發效率。而在跨行業場景中，遊戲引擎在數字孿生、數字伴生至數字原生的三級應用場景發揮作用：1）數字孿生：遊戲引擎以模擬及模擬技術從“形”至“理”推動數字孿生落地；2）數字伴生：虛實融合提升效率與質量，為現實世界提供解決方案；3）數字原生：從虛擬內容創作到數字世界原生要素打造，拓展元宇宙內容體量。
圖表：遊戲引擎推動數字孿生、數字伴生到數字原生的三級場景落地
資料來源：京東探索研究院，中金公司研究部
何為遊戲引擎？
遊戲引擎：模組化、可複用的遊戲創作工具
遊戲引擎是遊戲創作工具，驅動虛擬世界執行。
遊戲引擎在遊戲開發與執行中均發揮作用。遊戲可以粗略分為程式碼與資源兩部分，場景素材、角色形象、物品模型為資源，在程式碼驅動下按一定規律執行。
從遊戲開發者角度，
遊戲引擎是遊戲創作工具，將上述程式碼中可通用的部分編寫好後模組化，供遊戲開發者呼叫以避免重複編寫底層程式碼。
從遊戲使用者角度，
遊戲引擎驅動虛擬世界執行，引擎技術持續迭代使遊戲世界更逼真、遊戲體驗更具沉浸感。
圖表：遊戲引擎是遊戲創作工具，驅動虛擬世界執行
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
遊戲引擎模組化、可複用，提升遊戲開發效率、降低開發門檻，並使引擎技術可積累。
圖表：遊戲引擎包含渲染、物理及動作等模組
資料來源：Unreal Engine官網，Unity官網，AMD官網，Microsoft官網，中金公司研究部
圖表：網易遊戲自研NeoX引擎在複用中實現技術積累
資料來源：網易遊戲官網，中金公司研究部
發展歷程：以遊戲帶動引擎發展，實現功能迭代與技術演進
遊戲引擎起源於1992年id Software公司推出的第一款3D第一人稱射擊遊戲《德軍司令部（Wolfenstein 3D）》，1998年Epic Games開發的Unreal Engine則使得遊戲引擎在畫面效果和執行效能上的天花板被進一步抬高，成立於2004年的Unity則憑藉跨平臺性、易用性以及較好的畫面表現能力逐漸脫穎而出。
回顧遊戲引擎的發展歷程，我們認為遊戲引擎在遊戲產品的帶動下，實現工具化以提升生產效率，在遊戲使用者對體驗感的要求升級、遊戲開發生態持續迭代的雙重驅動下，經歷起步期（20世紀90年代）與成長期（21世紀00年代）後，步入成熟期（21世紀10年代至今）。
圖表：遊戲引擎發展歷程：從成長到成熟，引擎技術、商業模式持續變革創新
資料來源：公司官網，公司公告，data。ai，中金公司研究部
起步期（20世紀90年代）：引擎初步成型，id佔先機，Epic後來居上
在競爭格局方面，id Software憑藉先發優勢獨佔市場，Epic Games後來居上。在技術演進方面，遊戲引擎在3D化和通用化兩個維度初具雛形。在商業模式方面，
Doom Engine向第三方廠商Raven Software《暗影施法者》（Shadow Caster）進行商業授權以供使用，首次實現遊戲引擎的商業化授權，證明引擎的工具化變現具備可行性。
成長期（21世紀00年代）：多點開花，產品推動引擎功能創新
在競爭格局方面，這一時期呈現出多點開花的局面。
海外市場Valve、Remedy Entertainment等遊戲廠商結合新產品需求對id Software的引擎進行改編（半自研）或自主研發推出新引擎。國內市場頭部廠商引擎研發雖略落後於海外，但網易、完美世界、西山居等老牌遊戲廠商分別推出NeoX、Angelica等多款自研引擎進行端遊產品研發。這一階段國內使用者偏好MMORPG類遊戲，此類遊戲的沉浸感來源於養成和社交元素，推動遊戲開發商針對人物建模及多人聯機的引擎技術進行迭代，在MMORPG品類中形成引擎技術積累。
在技術演進方面，遊戲引擎在多個功能模組上發生散點式進化。
圖表：硬體及圖形API技術迭代，海外自研引擎最佳化視覺效果
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
在商業模式方面，Unreal Engine推出“免費開源＋版稅分成”模式，進一步創新行業內原有的商業授權模式。
在這一階段，隨著Unreal Engine II的推出，Epic Games同時推出“版稅分成”模式，並在適用範圍上逐步從遊戲專案拓展至非遊戲領域，實現工具效用最大化。
成熟期（21世紀10年代至今）：引擎升級適配多元需求，商用與自研並行
在競爭格局方面，這一時期整體格局成熟化，形成商用引擎與自研引擎兩條主線。具體來看：
►商用引擎形成雙寡頭格局。
商用引擎以Unreal Engine及Unity為首。TestBird的統計表明2020年國內手遊市場中接近90%的遊戲使用第三方商用引擎開發，Steam DB的資料（截至2021年）則顯示Steam中使用Unity或Unreal Engine開發的遊戲佔比超過50%。
圖表：商用引擎佔比高，且形成Unity和Unreal Engine的雙寡頭格局
資料來源：Unity官網，TestBird，SteamDB，NPD，中金公司研究部
►自研引擎
則延續00年代伴隨新遊戲產品推出而持續創新，打通不同垂直賽道。例如，完美世界推出Angelica III（被3D武俠MMORPG《笑傲江湖》所使用）及ERA自研引擎等；網易自研引擎NeoX自2005年因休閒競技類遊戲研發需要推出以來，先後經歷在端遊《夢幻西遊》《大話西遊》、手遊《鎮魔曲》及《陰陽師》等一系列產品迭代應用，中逐步最佳化引擎效能。
圖表：國內及全球暢銷遊戲的引擎使用情況
資料來源：Sensor Tower，data。ai，蟬大師，中金公司研究部
在技術演進方面，引擎逐步實現全端覆蓋及擬真度提升。
2012年起手遊市場迅速擴容，移動端遊戲品類豐富且跨終端遊戲成為新趨勢，中小遊戲開發商或個人開發者湧現，我們認為此階段商用遊戲引擎在通用性、適配性與適配性上逐漸成熟，逐步實現多端適配跨端全端覆蓋，同時透過迭代推動實時渲染、光影效果呈現等能力的提升。
►遊戲引擎拓展適配平臺，觸達跨終端使用者。
遊戲終端主要分為移動端、PC端及主機端（包含本世代主機和次世代主機），其中移動端遊戲以即時性與低門檻吸引了最大規模的使用者群體，PC及主機端硬體效能更高，為使用者帶來豐富的遊戲體驗。
圖表：跨終端成為遊戲趨勢，遊戲引擎適配多終端
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
►多代引擎實現遊戲擬真度提升。
這一階段商用引擎透過不斷迭代產品，持續推動畫面呈現等品質提升。其中，Unreal Engine已釋出第五代工具，在多邊形幾何系統、全動態全域性照明解決方案等方面實現相對突破；Unity則形成每年4個版本的迭代節奏，持續對工具應用範圍、應用質量等進行升級。
在商業模式方面，工具自身與引擎生態系統實現變現模式創新。
一方面，Unity開啟多層次訂閱制，在Unreal分成制、Unity前期買斷制之外再添新的商業模式，降低使用門檻，開啟多元化變現邏輯；另一方面Unity開啟素材商店，在引擎工具生態系統內推動創作者變現，鼓勵更多創作者使用第三方商用引擎，實現更好的正向迴圈。
聚合力：商用與自研並行，高線與低線共築數字內容之城
我們認為，遊戲引擎根據開發目的可分為商用引擎與自研引擎，根據受眾人群不同則可分為高線與低線遊戲引擎。
►開發目的：
商用引擎的開發及迭代目的是擴大使用人群，進而獲取商業收入；自研引擎以支援自研遊戲為導向。
►受眾人群：
高線遊戲引擎面向專業遊戲開發者、具備一定程式設計基礎的使用者，低線遊戲引擎則面向非專業開發者，主要為遊戲使用者。
圖表：遊戲引擎可分為商用引擎與自研引擎，或高線引擎與底線引擎
資料來源：公司官網，公司公告，中金公司研究部
商用引擎與自研引擎：前者通用化，後者垂直化，共同打造優質內容生態
商用引擎強調通用性、易用性及適配性。
我們認為典型商用引擎歷經多次迭代後在通用性、易用性及適配性上趨向成熟，在通用性上多支援2D/3D遊戲開發，在易用性上商用引擎以免費或收費方式開放全部或部分原始碼，透過完善新手引導、提供多種開發語言的方式降低使用門檻，且適配移動、PC、主機、AR/VR等多種平臺。
圖表：商用引擎的特點是通用、適配及易上手
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
商用引擎按商業模式可分為服務型、產品型和專案型，部分商用引擎暫未對使用者收費。
我們認為，商用引擎發展趨於成熟後，根據引擎的技術特點、發展階段區分出不同的商業模式。除此以外，目前免費遊戲引擎主要有Cocos、Godot等，多用於體量較小的遊戲品類開發，服務物件多為個人遊戲開發者或獨立遊戲工作室。
►服務型：技術側重通用性與適配性的成熟商用引擎向服務型演進。
典型代表是Unity，透過提供面向多類使用者、面向遊戲全週期的服務及產品擴大引擎付費使用者，收費模式多為訂閱制。
►產品型：技術積累深厚的成熟引擎採用產品型盈利模式。
以Unreal Engine、CryEngine為代表的商用引擎在遊戲畫面與遊戲控制方面技術相對領先，引擎除服務於自研遊戲外，收入主要來源於第三方遊戲的收入分成。
►專案型：尚處於發展早期的引擎多采用專案型商業模式。
專案型商用引擎則以專案制合作的方式提供服務並積累經驗，服務場景多為非遊戲領域的影視、智慧城市等，典型代表如粒界科技（GritGene）。
圖表：商用引擎主要盈利模式對比
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
圖表：Unity提供面向多類使用者、面向遊戲全週期的產品及服務
資料來源：Unity招股說明書，Unity官網，中金公司研究部
自研引擎小而精，構築遊戲廠商技術護城河。
自研引擎以服務於自研遊戲專案為導向，設計引擎功能時以效率為先。我們認為，自研引擎相對商用引擎有以下特點：
►相對技術優勢。
自研引擎根據自身開發需要，可以針對特定需求進行技術開發，而商用引擎考慮到穩定性往往滯後應用尖端技術。因此自研引擎在專長領域技術可能領先於商用引擎，是引擎技術迭代的重要陣地。
►高效調整。
由於絕大部分程式碼是自有的，使用自研引擎進行開發可以根據需求迅速進行調整。若使用商用引擎則需要向引擎開發商提交需求後等待開發商修改，或對遊戲開發效率產生影響。
►構築技術護城河。
使用自研引擎進行遊戲開發時，對遊戲引擎進行的修改與迭代可積累、可複用，成為遊戲廠商的技術壁壘。若使用商用引擎開發遊戲，隨著商用引擎迭代新版本，遊戲開發商將重新面臨引擎學習成本與個性化修改成本。
圖表：自研引擎的三大特點
資料來源：中金公司研究部
圖表：商用與自研遊戲引擎對比
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
我們認為，隨著商用引擎趨於通用、自研引擎趨於垂直細分，商用與自研引擎發展方向分野。
商業引擎拓展跨行業應用。
產業數字轉型背景下影視、汽車、醫療及建築等多行業展現出3D數字化需求，我們認為商用引擎將立足於遊戲領域拓展跨行業應用，主要由於：
►商用引擎降低產業數字化門檻。
商用引擎在通用性、易用性與適配性上趨於成熟，新手教程完善，工具外掛豐富，將降低其他行業實現數字化的技術門檻。
►跨行業應用拓展引擎收入來源。
目前商用引擎在遊戲行業進入存量競爭階段，拓展遊戲外行業應用為引擎帶來增量收入。根據Unity招股說明書，預計2025年遊戲行業將實現營收約160億美元，同時2019年的資料顯示全球營收TOP100的遊戲工作室中Unity客戶佔比已達到93%；對比之下2019年Unity在跨行業應用的市場規模已達到170億美元，跨行業應用有望成為Unity長期增長動力來源。
圖表：Unity以通用性拓展跨行業應用
資料來源：Unity招股說明書，Unity官網，中金公司研究部
自研引擎在遊戲領域垂直細分，有利於精細化的玩法創新。
我們認為自研引擎在擅長領域多次複用持續迭代，將形成垂直細分的市場格局，例如Source引擎主要針對第一人稱射擊遊戲進行最佳化。自研引擎難以複製Unity及Unreal Engine的商業化授權道路，主要由於：
1）改造成本高：
自研引擎需要在通用性及易用性上進行較多完善後才能面向市場，涉及到較高改造成本；
2）與商用引擎的底層架構相悖：
自研引擎在開發之初就以內部團隊開發特定遊戲的需求為導向，與商用引擎通用化、功能完備化的開發邏輯相悖。國內市場方面，頭部廠商持續發力自研引擎，除用於MMORPG類遊戲外，拓展對其餘品類的通用性，如射擊、MOBA及卡牌等品類。我們認為，未來頭部遊戲廠商仍將深耕自研引擎，相較於通用性的商用引擎，廠商能夠透過自研引擎垂直細分化應用以實現更精細化的玩法創新。
高線引擎與低線引擎：前者支援3A大作，後者支援創作平民化，豐富數字內容體量
低線遊戲引擎目前以遊戲平臺模式為主，為使用者提供從開發到發行的遊戲社群。
我們在此前談論較多商用引擎、廠商自研引擎等大多屬於高線引擎的範疇。高線遊戲引擎面向專業遊戲開發者、具備一定程式設計基礎的使用者，低線遊戲引擎則面向非專業開發者，主要為遊戲使用者。以Unity、Unreal Engine為代表的通用引擎雖然透過豐富引擎外掛、完善新手引導的方式較好地降低了遊戲開發門檻，但仍要求開發人員具備程式設計基礎，為高線引擎範疇。與此同時，遊戲廠商探索如何降低開發工具門檻，釋放普通使用者的創造力與生產力，即低線遊戲引擎。我們認為，目前遊戲平臺型的低線引擎立足遊戲生態，為普通使用者提供低門檻的遊戲創作工具、遊戲發行與盈利渠道。
低線引擎使遊戲創作門檻降低，拓展至C端使用者；升級為數字內容生產工具，擴充虛擬世界內容體量。
遊戲引擎向下覆蓋潛在開發者，推動遊戲成為表達與社交的新型媒介。
遊戲UGC創作有四種典型模式，
1）地圖編輯器模式：
使用者使用遊戲官方釋出的地圖編輯器進行玩法上的二次創作。
2）MOD（Modification，遊戲模組）模式：
MOD是遊戲的一種修改或增強程式，使用者用其對遊戲中的人物形象、物品乃至遊戲情節等作出修改或拓展。
3）沙盒創作類遊戲模式：
以《我的世界》（Minecraft）為代表的一類沙盒類遊戲，核心玩法是使用者自由創作遊戲場景與玩法。
4）低線遊戲引擎模式：
前三種遊戲UGC的模式都圍繞著原遊戲進行二次創作，隨著遊戲開發工具進一步向下覆蓋潛在開發者，UGC內容的創作方式延伸為使用者獨立進行遊戲創作。我們認為，面向平民化創作的低線遊戲引擎模式下，UGC遊戲創作脫離既定遊戲，推動遊戲真正成為使用者表達與社交的新型媒介。
圖表：遊戲UGC創作的四種模式
資料來源：Steam，Minecraft，Roblox，中金公司研究部
我們認為，遊戲UGC化將成為虛擬內容創作的演進方向，而低線遊戲引擎使遊戲創作脫離既定遊戲，推動遊戲引擎從遊戲創作工具升級為數字內容生產工具。
觀未來：從遊戲到跨行業場景看遊戲引擎應用價值
遊戲行業：研發工業化加速，產業提效以更好地滿足使用者需求
我們認為，遊戲引擎在遊戲行業的價值可分為使用者與開發兩個維度。
使用者價值一：逼真渲染及互動技術提升遊戲沉浸感及自由度。
3A類遊戲發展趨向互動式電影敘事、開放大世界及RPG化，其中逼真的電影感、開放大世界要求遊戲場景和角色模型足夠豐富擬真，互動式遊戲體驗來源於調動使用者更多感官的多樣化互動玩法。我們認為遊戲引擎的持續迭代使上述沉浸式、互動型遊戲體驗成為可能。
►內容豐富是遊戲沉浸感的視覺來源：
1）虛擬場景：
遊戲引擎透過構建不同地形地貌下的世界場景、渲染不同的光照與材質渲染以及對物理運動與破壞進行模擬，模擬出細節豐富且逼真的遊戲場景。
2）虛擬形象：
遊戲引擎對虛擬角色的毛髮、面板進行細膩的模擬和渲染，Unreal Engine可以快速渲染出10萬量級的逼真毛髮，且毛髮移動時遵循物理原則。
►玩法多元是遊戲沉浸感的內在體驗：
遊戲引擎在遊戲輸出與輸入兩側對識別及反饋模組進行迭代，為使用者提供更多元的互動方式。
圖表：遊戲引擎從內容與玩法兩方面提升遊戲沉浸感
資料來源：Unreal Engine官網，Steam，任天堂官網，中金公司研究部
►多要素互動是遊戲自由度的基礎要求。
藉助遊戲引擎以打造相對自洽的虛擬世界，塑造真正的開放世界，透過Mass AI等框架應用實現更好的人群、交通互動，以提升互動感與自由度。此外，藉助引擎內的程式化生成模組豐富遊戲內容體量，提高遊戲內容的生產效率及豐富程度，延長遊戲生命週期。我們認為，遊戲引擎當前已成為推動遊戲工業化水平提升的重要基礎工具，在一定程度上決定了開放世界的完成度與可持續性。
使用者價值二：輕量化技術減小遊戲包體，降低虛擬世界進入門檻。
遊戲內容精品化與豐富化導致遊戲安裝包體過大，對遊戲裝置的要求越來越高，成為遊戲門檻之一。我們認為，遊戲引擎的輕量化技術一方面滿足了遊戲使用者對輕度遊戲的需要，拓展以微信小程式、抖音小程式為代表的即時遊戲場景（Instant game）；另一方面則降低虛擬產品門檻，是遊戲引擎推廣跨行業使用人群與場景的前提。
圖表：Unity以流式資源載入方案減少遊戲首包大小
資料來源：Unity官網，中金公司研究部
開發價值：雲端化及可協作提高遊戲開發效率。
目前遊戲開發商面臨著遊戲品質要求與市場效率需求之間的困境。遊戲精品化帶來倍增的專案資源和龐大的開發團隊，導致遊戲開發人員面臨製作週期與成本限制。我們認為遊戲引擎透過提供遊戲開發的雲端化與團隊協作服務，提高遊戲開發效率，降低遊戲開發成本。
圖表：Unity雲構建使遊戲開發團隊在雲端實現協作與分發
資料來源：Unity官網，中金公司研究部
跨行業：從數字孿生、數字伴生至數字原生的三級應用場景
數字孿生：模擬及模擬技術助力數字孿生落地
數字孿生加速落地，遊戲引擎從建模、行為與互動三個層次發揮價值。
數字孿生（Digital twin）是現實世界的數字化，從“形”（外形）到“理”（規則）對現實世界進行對映。截至2021年，國家工信部及發改委圍繞數字孿生髮布了一系列政策，助力數字孿生加速落地。我們認為遊戲引擎以模擬和模擬技術對現實世界的外在形態和內在規則進行數字化，在數字孿生建模、行為與互動三個層次中均有應用。
圖表：遊戲引擎從建模、行為到互動應用於數字孿生
資料來源：Unity官網，中金公司研究部
以身份要素及形象的數字孿生為例，我們來說明遊戲引擎在數字建模方面的相關應用。
數字人技術創造虛擬世界化身，是元宇宙的身份基礎。化身（Avatar）是現實使用者的虛擬形象，使使用者在虛擬場景中具備獨特性與代入感，有望成為元宇宙中使用者的身份標識與數字指紋。虛擬化身起源於遊戲的“捏臉”系統，使使用者簡便地製作出獨一無二的遊戲形象。我們認為，遊戲引擎的數字人技術區別於以往的遊戲“捏臉”系統，將從製作和外形兩方面，推動建立虛擬世界化身，構建元宇宙的身份基礎。
►數字人制作：遊戲引擎驅動的“次世代捏臉工具”滿足UGC使用者對便捷性與獨特性的需求。
►數字人外形：遊戲引擎實現數字人從靜態到動態的高度擬真。
圖表：數字人技術以便捷製作、高度自定義及逼真外形為使用者創造虛擬世界化身
資料來源：Unity官網，Unreal Engine官網，中金公司研究部
數字伴生：虛實融合提升效率與質量，為現實世界提供解決方案
如我們在元宇宙開篇報告《元宇宙：空間升維、時間延展、社會重構》中所言，對於B端應用，元宇宙賦能產業轉型的第二階段是“元宇宙融合”，也即“數字伴生”。
一方面，
引擎將助力逐步提升部分內容的虛實融合程度，實現虛實“相依相伴”之感。
另一方面，
推動模擬對映以實現對現實世界的問題解決。從發展邏輯上看，引擎將首先透過建立數字孿生模型幫助各產業更好地將現實世界的問題對映至虛擬數字化世界進行試驗，實現對現實世界中各類模型的最佳化，在虛擬世界中解決現實問題，再將試行方案傳輸回現實世界進行落地。
在內容延展與融合上，引擎在技術端推動虛實融合，提升畫面的製作效率與質量。
實時渲染技術用於虛擬製片，虛擬製片是一種影視攝製方法，指拍攝時虛擬場景在引擎驅動下實時呈現並變化，與真實演員、真實場景融為一體而無需進行後期合成的製片技術，當前已應用於多類虛擬場景的打造與呈現中。在虛擬製片中，遊戲引擎透過實時渲染技術為導演和製作人員提供即時預覽的最終融合效果。我們認為相比於傳統綠幕拍攝方式，遊戲引擎應用於虛擬製片將提高虛實融合的效率與質量，並將豐富虛擬世界的場景內容。
圖表：2021年央視春晚使用Unreal Engine打造虛實融合的舞臺效果
資料來源：Unreal Engine官網，中金公司研究部
圖表：2020年電視劇《西部世界》採用Unreal Engine製作虛擬背景
資料來源：Unreal Engine官網，中金公司研究部
在解決方案的供給上，引擎推動模擬模擬，搭建試驗平臺為現實世界執行效率提供最佳化方案。
模擬物理規律用於搭建模擬試驗平臺，最佳化現實世界執行效率。以汽車自動駕駛為例，採用真實路測來最佳化自動駕駛演算法耗時和成本高、受相關法規限制，且難以復現極端天氣與複雜駕駛場景。基於遊戲引擎開發的自動駕駛模擬平臺目前已廣泛應用。我們認為，遊戲引擎的物理及動作模組能夠對現實世界的物理規律進行模擬和模擬，透過在虛擬環境中進行模擬測驗，有效降低試驗成本且避免安全隱患，最終提高現實世界中物理模型的執行效率，將在自動駕駛、工業產線、智慧運維、模擬訓練等應用場景中發揮價值。
圖表：遊戲引擎對物理規律進行模擬和模擬，應用於自動駕駛、工業、運維及模擬訓練等多個場景
資料來源：Unity官網，Unreal Engine官網，中金公司研究部
數字原生：從虛擬內容創作到數字世界原生要素打造，拓展元宇宙內容體量
遊戲引擎提升虛擬內容創作效率，豐富虛擬內容供應。
虛擬內容創作涉及環節多、渲染耗時長、溝通協作不順暢，成為虛擬內容供應的瓶頸。我們認為，以Unity和Unreal Engie為代表的遊戲引擎以渲染技術、多終端適配及雲端化技術，改進虛擬內容創作流程，使創作各方的多終端、雲端化協同成為可能，提升創作效率並豐富虛擬世界的內容供應。
►非線形編輯使虛擬內容創作多執行緒。
遊戲引擎的渲染效果的逼真度和時效性增強、編輯器易用性與外掛完善，共同驅動非線性編輯工具進入動畫製作行業，提升動畫製作效率。以Maya為例的傳統動畫製作工具採用串聯式流程，某一單獨環節的卡殼將影響到整個流程的推進；而Unreal Engine提供非線性編輯工具，不同環節的創作者可以同時編輯整個序列。遊戲引擎實時渲染併合成畫面，無需對畫面進行預渲染，有效降低動畫製作時長。2016年日本動畫公司Marza以Unity打造動畫短片《The Gift》，製作時間縮短約25%。
圖表：遊戲引擎提供非線性編輯工具，提高動畫製作效率
資料來源：Unite2016開發者大會，Unreal Engine官網，中金公司研究部
►多終端適配使虛擬內容創作可協同。
遊戲引擎的多終端適配及雲端化用於設計行業，使專案週期各階段的參與者隨時可檢視專案程序，並且實時呈現調整效果，從而提高溝通與反饋效率，實現內容創作可協同。
圖表：Unity Reflect使設計參與各方均可實時檢視BIM資料
資料來源：Unity官網，中金公司研究部
協助建設完善各產業在元宇宙數字世界中的多重要元素，構築數字世界新基建。
當現代企業主不斷延展業務，在現實主營業務之外逐步於元宇宙數字世界中進行業務運營，較大規模的線上虛擬化要素需要引擎技術支撐以進行更好的模擬、創作。例如，消費品廠商在元宇宙世界中進行商品銷售所需的商品細節建模等，營銷公司協助廣告主進行元宇宙內廣告宣傳所需要的營銷場景搭建，地產企業在元宇宙搭建數字化住宅小區所需要的建築景觀生產等。我們認為，隨著遊戲引擎的跨行業應用逐步成熟，將有望協助各產業建設完善其從現實世界向元宇宙數字世界轉移、延展。
挑戰：技術迭代、應用落地與人才培養
我們認為，國內引擎賽道發展路徑與海外存在一定差異，當前仍處於成長期，相關技術迭代、應用落地及人才培養等均為該產業發展的核心挑戰。
►技術創新與迭代：
商用引擎
方面，國產引擎如Cocos等從輕度遊戲市場切入，以開源、免費和輕量化來吸引使用者。但引擎的受眾面拓寬仍需技術方面的持續創新與迭代。與海外Unity、Unreal Engine相比，國內商用引擎賽道具備較大技術升級空間。頭部遊戲廠商則發力
自研引擎
，但引擎產品化受限，導致中腰部廠商引擎研發動力不足。我們認為，遊戲引擎發展依賴於技術工具進展，若建模渲染、動作捕捉、人工智慧等關鍵技術未能得到進一步迭代升級，導致生產成本處於較高水平、品質和功能受限、使用場景受限等，將影響遊戲引擎技術的發展。
►全場景應用落地：
我們在前文呈現遊戲引擎在遊戲行業及跨行業的已落地及未來可能誕生的應用場景。我們認為，全場景應用落地尚待時日：首先，技術成熟度仍有提升空間；其次，遊戲引擎跨行業應用需要與各行業特性進行更好的磨合、融合以更精準地對不同行業向延展元宇宙數字世界延展提供幫助；第三，引擎使用准入門檻須有更好的調整，以供跨行業普通創作者、生產者透過簡單操作實現相對高階的效果，以使得其能夠有更廣泛的使用。
►人才培養與激勵：
引擎技術高度依賴優質人才。
從培養體系上看，
海外引擎廠商Unity開設Unity大學以及Unity中文課堂兩大板塊，國內引擎廠商Cocos等則嘗試在廈門大學等高校推出引擎課程。
從激勵機制上看，
引擎技術受開發語言等影響本身具備一定特殊性及人才專有性，若廠商對人才激勵不足或相關人才對引擎的偏好度下降，則存在行業人才流失風險，或將對引擎技術未來發展產生不利影響。
風險提示
技術發展不及預期。
遊戲引擎發展依賴於技術工具進展，若建模渲染、動作捕捉、人工智慧等關鍵技術未能得到進一步迭代升級，導致生產成本處於較高水平、品質和功能受限、使用場景受限等，將影響遊戲引擎技術的發展。
商業化程序不及預期。
如果引擎無法在一定的商業模式下形成自然良性迴圈，以保證現金流的正常回籠，或將導致引擎廠商（尤其是商用引擎廠商）難以持續開拓市場。
跨領域擴張情況不及預期。
遊戲以外的行業應用還處於早期發展階段，對於遊戲引擎來說，經驗相對有限，不確定性較強。如果無法進一步擴充套件到新行業，或針對新行業提供的技術解決方案無法獲得市場認可，則引擎的長期發展或將受到不利影響。
人才流失風險。
引擎技術高度依賴優質人才，若廠商對人才激勵不足或相關人才對引擎的偏好度下降，則存在行業人才流失風險，或將對引擎技術未來發展產生不利影響。
行業政策監管風險。一方面，目前針對引擎應用場景、規範等方面的法律法規尚待完善，若相關政策落地或將對遊戲引擎板塊發展產生一定影響；另一方面，在遊戲行業及相關跨領域行業的政策亦有可能影響到遊戲引擎板塊發展。
文章來源
本文摘自：2022年5月16日已經發布的《元宇宙系列：遊戲引擎：始於娛樂，望向元宇宙新大陸》
張雪晴 CFA SAC 執業證書編號：S0080517090001 SFC CE Ref：BNC281
王之昊 SAC 執業證書編號：S0080522050001
餘歆瑤 SAC 執業證書編號：S0080121070201
錢 凱 SAC 執業證書編號：S0080513050004 SFC CE Ref：AZA933
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