元宇宙：下一个“生态级”科技主线.pdf

华西计算机团队华西计算机团队2021年9月8日元宇宙，下一个“生态级”科技主线请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告|行业深度研究报告分析师：刘泽晶SAC NO：S1120520020002邮箱：联系人：孔文彬邮箱：核心观点元宇宙（元宇宙（MetaverseMetaverse）可以笼统地理解为一个平行于现实世界的虚拟世界，现实中人们可以做到的事，都可以在元宇宙中实现。）可以笼统地理解为一个平行于现实世界的虚拟世界，现实中人们可以做到的事，都可以在元宇宙中实现。该概念最早起源于1992年出版的科幻小说雪崩（Snow Crash），用户在其中都是第一人称视角，每个接入的用户都可以拥有一个自己的虚拟替身。元宇宙元宇宙拥有六大特性：拥有六大特性：持续性、实时性、兼容性、经济属性、可连接性、可创造性。产业链分为七个层次：产业链分为七个层次：体验层、发现层、创作者经济层、去中心化层、人机交互层、基础设施层。元宇宙或是计算机领域，继鸿蒙之后的下一个“生态级”投资主线。元宇宙或是计算机领域，继鸿蒙之后的下一个“生态级”投资主线。从2020年上半年“新基建”+数字货币热潮之后，计算机板块一路走低，且原因并非业绩下行，而是估值下行。但今年鸿蒙生态标的行情有目共睹。我们认为，以鸿蒙为核心的“国产化”趋势并非计算机行业唯一的“生态级”机遇。以“元宇宙”为代表的“技术创新”行业趋势同样正在开启，这一颠覆式创新有望孕育新的万亿级生态蓝图。我们提出元宇宙我们提出元宇宙4+N4+N投资框架，当前阶段着重关注投资框架，当前阶段着重关注4 4大核心赛道投资机会（包括计算机、电子、传媒等）：大核心赛道投资机会（包括计算机、电子、传媒等）：1 1、底层架构，、底层架构，如区块链区块链、NFTNFT、虚拟货币：A股主要受益标的包括数字认证、视觉中国、弘业股份、安妮股份、东方电子数字认证、视觉中国、弘业股份、安妮股份、东方电子等。2 2、后端基建，、后端基建，如5G5G、GPUGPU、云化、云化、AI+AI+：A股方面形成卡位优势的巨头型AI公司仍是首选，重点推荐科大讯飞科大讯飞，其他受益标的包括深信服、深信服、海康威视、景嘉微、浪潮信息、中国长城、中科曙光、优刻得、青云海康威视、景嘉微、浪潮信息、中国长城、中科曙光、优刻得、青云。3 3、前端设备，、前端设备，如AR/VRAR/VR、智能可穿戴：A股产业链各环节受益标的包括歌尔股份、瑞芯微、京东方歌尔股份、瑞芯微、京东方A A、韦尔股份、思瑞浦、韦尔股份、思瑞浦等。4 4、场景内容，、场景内容，如游戏、智慧医疗、工业设计、智慧教育智慧医疗、工业设计、智慧教育等，A股受益标的包括超图软件、科大讯飞、中望软件、宝通科技、完美世界、吉比超图软件、科大讯飞、中望软件、宝通科技、完美世界、吉比特、电魂网络特、电魂网络；此外内容端和基础设施可重点跟踪海外4家先驱厂商动态：英伟达英伟达（美股）、RobloxRoblox（美股）、FacebookFacebook（美股）、腾讯、腾讯（港股）风险提示风险提示：1）VR发展不及预期；2）内容生态发展不及预期；3）UGC游戏平台竞争加剧；4）区块链政策监管风险。2目录301 何为元宇宙？02 元宇宙的核心要素03 市场空间及推荐公司梳理04 风险提示0101何为元宇宙？41.1 元宇宙Metaverse一个平行于现实世界的虚拟世界元宇宙（元宇宙（MetaverseMetaverse）可以笼统地理解为一个平行于现实世界的虚拟世界，现实中人们可以做到的事，都可以在元宇宙中实现。）可以笼统地理解为一个平行于现实世界的虚拟世界，现实中人们可以做到的事，都可以在元宇宙中实现。“元宇宙”强调的是生态的完整性和用户的主观能动性。也就是说，用户在“元宇宙”中不只是一个被动的玩家，而可以像现实生活一样，按个人需求去社交、玩耍、创造和交易等。头号玩家中的虚拟世界oasis被普遍认为是元宇宙的最终形态代表。5 元宇宙第一股Roblox电影头号玩家中的oasis能够代表元宇宙的愿景1.1 元宇宙拥有现实世界一切形态元宇宙元宇宙MetaverseMetaverse这一词起源于一本这一词起源于一本19921992年出版的美国科幻小说年出版的美国科幻小说雪崩（雪崩（Snow CrashSnow Crash）。里边描述了一个平行于现实世界的虚拟世界“元界”（Metaverse），它拥有现实世界的一切形态。用户在雪崩的Metaverse中都是第一人称视角，每个接入的用户都可以拥有一个自己的虚拟替身AvatarAvatar，用户可以自由定义Avatar的形象。现实世界中的所有人和事都被数字化投射在了这个云端世界里，你可以在这个世界里做任何你在真实世界中可以做的事情。6 Metaverse起源于科幻小说Snow Crash1.1 元宇宙最可能的起步领域游戏游戏被业界普遍认为是最有可能实现游戏被业界普遍认为是最有可能实现MetaverseMetaverse的领域，因为它天然就具有虚拟场域以及玩家的虚拟化身。如今，游戏的功能已经超出了游的领域，因为它天然就具有虚拟场域以及玩家的虚拟化身。如今，游戏的功能已经超出了游戏本身，并在不断“打破次元”。戏本身，并在不断“打破次元”。去年四月，美国著名流行歌手Travis Scott在吃鸡游戏堡垒之夜中，以虚拟形象举办了一场虚拟演唱会，吸引了全球超过1200万玩家参与其中，打破了娱乐与游戏的边界。疫情期间，加州大学伯克利分校为了不让学生因为疫情错过毕业典礼，在沙盘游戏我的世界里重建了校园，学生以虚拟化身齐聚一堂完成仪式。全球顶级AI学术会议之一的ACAI，还把2020年的研讨会放在了任天堂的动物森友会上举行，打破了学术和游戏的边界。由于无法进行线下聚会，一些家长在我的世界或者Roblox上为小孩举办了生日Party，而很多人的日常社交也变成了一起在动森岛上钓鱼、抓蝴蝶、串门，打破了生活和游戏的边界。7 伯克利大学在我的世界举办2020年毕业典礼1.1 元宇宙六大准则元宇宙元宇宙拥有六大特性：持续性、实时性、兼容性、经济属性、可连接性、可创造性。拥有六大特性：持续性、实时性、兼容性、经济属性、可连接性、可创造性。符合这六大特性的才能被称为元宇宙，尤其是经济属性、可连接性、可创造性，目前将其实现的可操作性较低。它可以容纳任何规模的人群以及事物，任何人都可以进入兼容性020103060504持续性这个世界能够永久存在，不会停止实时性能够与现实世界保持实时和同步，拥有现实世界的一切形态存在可以完整运行的经济系统，可以支持交易、支付、由劳动创造收入等经济属性数字资产、社交关系、物品等都可以贯穿于各个虚拟世界之间，以及可以在“虚拟世界”和“真实世界”间转换可连接性虚拟世界里的内容可以被任何个人用户或者团体用户来创造可创造性8资料来源：Matthew Ball，硅星人，华西证券研究所元宇宙六大准则1.1 根据六大准则判断元宇宙我们可以根据六大准则判断一款应用是否为元宇宙概念：我们可以根据六大准则判断一款应用是否为元宇宙概念：1）动物森友会，不是元宇宙，虽然具有社交属性并有一定的可创造性，但是不包含任何与现实连接的经济属性，因此不是元宇宙。2）我的世界（Minecraft），不是元宇宙，同样的其不具有与现实连接的经济属性。3）Roblox，可以说其具有元宇宙的初级形态，跟我的世界相比，Roblox具备可连接性可连接性，也就是说，用户可以从平台上的一个游戏跳到另一个游戏中，同时用户所拥有以及可赚取的虚拟货币Robux，也可以在现实生活中兑换成真钱（经济属性经济属性）。但Roblox目前还只是Metaverse的初级形态，他还没有做到现实世界的完全投射，而且整个环境还比较粗糙，沉浸式体验程度较低。9 动物森友会不具有经济属性Roblox具备元宇宙初级形态1.2 第二人生：一个开放世界而非专注游戏，具有元宇宙属性20032003年由美国年由美国LindenLinden实验室开发的网络虚拟游戏平台实验室开发的网络虚拟游戏平台第二人生第二人生，就具有元宇宙属性，但受制于技术其沉浸体验程度低。就具有元宇宙属性，但受制于技术其沉浸体验程度低。可创造性：可创造性：玩家可以进行许多现实生活中的活动，比如吃饭，跳舞，购物，卡拉OK，开车，旅游等等。游戏只提供土地，土地上的一切由玩家自己决定，玩家可以制造一切自己愿意制造的东西，营造一个与现实社会平行的虚拟社会。可连接性可连接性：许多公司在第二人生内部设立了宣传场所，为自己的产品做广告，并允许消费者在购买前预览其模型。经济属性：经济属性：一名中国女性曾在第二人生中凭借制造旗袍出售，拥有了百万美元的资产。因为游戏货币可以通过官方兑换成美元，长久以来第二人生官方平台都严格控制着美元与游戏货币的汇率，以保证游戏的经济平衡，避免玩家的游戏币价值缩水。10 游戏第二人生游戏第二人生结合现实1.2 元宇宙可能会经历多个平台向统一平台的演进元宇宙未来可能会经历多个虚拟平台至统一的元宇宙世元宇宙未来可能会经历多个虚拟平台至统一的元宇宙世界的演进。界的演进。根据Pulsar分析，元宇宙世界的构成需要四方面：虚拟世界，电子商务，去中心化的技术以及社交媒体。未来元宇宙可能会经历两个阶段：1）第一阶段，多个虚拟社区“分布式”存在，一些公司先搞出一个自己的虚拟平台。2）第二阶段：这些平台在一定机制下实现互通，被一套系统串联起来。而当现实中各类型公司的功能在虚拟世界中交叉存在时，Metaverse也就出现了。这些属性也有可能是由一家公司来统一开发的，比如电影头号玩家里创造出虚拟世界“绿洲OASIS”的游戏公司。元宇宙的市场机会在于，虚拟世界完全映射现实世界，元宇宙的市场机会在于，虚拟世界完全映射现实世界，市场空间将扩大一倍。市场空间将扩大一倍。而Metaverse巨大的市场机会就在于，现在公司们在现实世界里能挣的钱，又可以在这个虚拟世界里再挣一遍。任何公司都可以来构建一个虚拟世界，任何公司都可以来构建一个虚拟世界，FacebookFacebook可以构可以构建一个虚拟游戏世界，迪士尼可以构建一个虚拟游乐园建一个虚拟游戏世界，迪士尼可以构建一个虚拟游乐园，亚马逊可以构建一个虚拟购物世界。这些世界要能够，亚马逊可以构建一个虚拟购物世界。这些世界要能够互联互通，还要存在一套能够统一运作的社会、经济系互联互通，还要存在一套能够统一运作的社会、经济系统。统。11 虚拟世界和三维空间软件成为主流民主化的电子商务去中心化、分布式和远程生产技术受众第一，“真实”的社交媒体Metaverse需要四方面技术能力平台入口、电子商务、区块链、社交媒体1.2 头号玩家中的“绿洲”可能是元宇宙的最终形态电影电影头号玩家头号玩家中的中的oasisoasis绿洲可以认为是元宇宙的最终形态之一。通过数字分身，人们可以在虚拟世界活出另一种人生。绿洲可以认为是元宇宙的最终形态之一。通过数字分身，人们可以在虚拟世界活出另一种人生。绿洲是一个完全符合六大准则的元宇宙世界，具有持续性、实时性、兼容性、经济属性、可连接性、可创造性。持续性、实时性、兼容性、经济属性、可连接性、可创造性。影片中未来世界的人们通过AR/VR硬件设备进入“绿洲”虚拟世界，绿洲中的货币与现实世界货币拥有官方互换渠道。在这个虚拟世界里，有完整运行的经济、货物、内容以及 IP，用户和公司可以进行内容创作，商品交易。人们能够在元宇宙之中，进行一切现实生活中的活动。12 头号玩家中男主头号玩家绿洲中的娱乐场所1.3 元宇宙产业链的七层元宇宙需要各项技术的支撑，可以元宇宙需要各项技术的支撑，可以将元宇宙产业链分为七个层次：将元宇宙产业链分为七个层次：1）体验层，是我们实际参与的社交、游戏、现场音乐等非物质化的体验。2）发现层，是人们了解到体验层的途径，包括各种应用商店等。3）创作者经济层，帮助创作者制作并将成果货币化，包括设计工具、货币化技术等。4）空间计算层，3D化层，包括3D引擎、VR/AR/XR等。5）去中心化层，包括边缘计算、区块链等帮助生态系统构建分布式架构。6）人机交互层，指硬件层，包括手机、智能眼镜等可穿戴设备。7）基础设施层，包括网络设施与芯片等。13资料来源：Jon Radoff，华西证券研究所元宇宙七层产业链1.3 元宇宙市场图谱14资料来源：Jon Radoff，华西证券研究所体验发现创作者经济空间计算去中心化人机交互基础设施1.3 元宇宙的参与者可分为四大类将元宇宙的七层产业结构进行分类，我们认为元宇宙未来将有四种主要参与者：1 1）大型互联网公司）大型互联网公司，本身拥有巨大流量入口，主要抢占【体验层】，目标是拥有元宇宙生态平台直接对接用户。也有【发现层】能力，发现层包括广告媒体、应用商城等，这一层参与者已经存在且格局相对稳定。2 2）3D3D软硬件厂商软硬件厂商，位于【空间计算层】与【人机交互层】，主要为深耕3D/VR技术的软硬件厂商。3 3）基础硬件公司）基础硬件公司，位于【基础设施层】，如芯片公司英伟达、AMD等；以及提供云计算的公司亚马逊、微软等。4 4）其他技术厂商）其他技术厂商，【创作者经济层】与【去中心化层】，帮助元宇宙内部互通以及与现实世界实现经济连接，目前多为创业公司。15 英伟达推出VR芯片Oculus产品包括眼镜、手柄等可穿戴VR设备1.3 巨头参与：Facebook已经进入体验层与人机交互层FacebookFacebook是除是除RobloxRoblox外最知名的“元宇宙”概念企业，已经推出外最知名的“元宇宙”概念企业，已经推出VRVR社交平台社交平台HorizonHorizon。构建Metaverse是一个非常庞大的系统，它需要高速率、低延迟、超大连结的通讯环境，海量的数据处理、云端实时渲染以及智能运算等等。而正是伴随着5G通讯、大数据、人工智能等技术的日趋成熟，才让过去这个虚无缥缈的概念，如今有了被实现的可能。Facebook在2014年以二十亿美元高价收购了虚拟现实公司 Oculus，而目前Facebook全公司五分之一的人力都投入在了AR/VR业务上，扎克伯格在当年收购Oculus的时候曾说，Oculus VR将首先改变游戏，之后它将改变数码社交，再之后，它就将改变整个世界。目前Facebook 已经推出的VR社交平台Horizon的测试版，被认为是Facebook向Metaverse迈出的重要一步。FacebookFacebook的的horizonhorizon属于属于【体验层体验层】，收购的，收购的OculusOculus属于属于【人机交互层人机交互层】。16 Facebook已经推出VR社交平台Horizon1.3 巨头参与：腾讯被认为是国内最可能成为元宇宙领导者的科技公司在国内市场，腾讯被认为是最有可能在国内市场，腾讯被认为是最有可能成为“元宇宙”领导者的科技公司。成为“元宇宙”领导者的科技公司。近年来，腾讯持续投资元宇宙概念相关的公司和产品，其中，Roblox和Epic都在它的投资名单上，目前也初步构建起了Metaverse 的基础生态，朝着他们自己所提出的“全真互联网”时代前进。去年年底，马化腾曾在年度特刊三观中写道：现在，一个令人兴奋的机会正在到来，移动互联网十年发展，即将迎来下一波升级，我们称之为全真互联网虚拟世界和真实世界的大门已经打开，无论是从虚到实，还是由实入虚，都在致力于帮助用户实现更真实的体验。腾讯在元宇宙必须的四方面技术能力腾讯在元宇宙必须的四方面技术能力领域（平台入口、电子商务、区块链领域（平台入口、电子商务、区块链、社交媒体），均有所投资。、社交媒体），均有所投资。主要涉猎【体验层】、【创作者经济层】、【去中心化层】。17 腾讯的元宇宙概念投资全景1.3 巨头参与：多家互联网/游戏公司认为元宇宙将会改变互联网元宇宙被广泛认为是下一个互联网流量入口之一，多家巨头已经通过投资入局元宇宙。元宇宙被广泛认为是下一个互联网流量入口之一，多家巨头已经通过投资入局元宇宙。制作堡垒之夜游戏公司Epic GamesEpic Games高调押注Metaverse，其创始人Tim Sweeney曾在采访中表示，未来几年Metaverse所带来的变化会比过去20年还要多，他们也正在游戏中不断实验拓展更多的元素。2021年4月，字节跳动字节跳动以近 1 亿元的金额投资中国版 Roblox代码乾坤。而腾讯也早就入股了代码乾坤的竞品迷你玩。代码乾坤的拳头产品重启世界和 Roblox 类似，玩家可以使用多种基础模块，或变形或拼接制作样式各异的角色、物品及场景，而组装好的素材可以获得与真实世界相似的物理特性。这种特性由代码乾坤自研的物理引擎赋予。18 堡垒之夜举办Travis Scott虚拟演唱会，吸引超过1千2百万观众重启世界PC编辑器1.4 元宇宙的边界从游戏向外延伸，包罗万象元宇宙是一个借助元宇宙是一个借助VRVR等技术实现的虚拟世界，可以包含各种场景。等技术实现的虚拟世界，可以包含各种场景。元宇宙元宇宙 游戏游戏，游戏本身具有任务性/目的性，而元宇宙本身虽然可以包括类似游戏的目标，部分场景游戏化，但是元宇宙本身不是游戏，也不围绕特定目标。可实现场景可实现场景：元宇宙向人们提供可以活出另一种人生的虚拟世界，在这个世界中，有完整运行世界体系。人们可以进行多种场景的日常活动，除游戏外，可以进行社交活动、购物、学术活动、休闲娱乐活动，甚至可以通过跑步机等外接设备在元宇宙中运动。19 游戏社交游乐园、演唱会学术活动购物元宇宙元宇宙的场景多样化，包括游戏、社交、购物等元宇宙是现实世界的映射运动0202元宇宙的核心要素202.1 AR/VR是云宇宙实现的关键路径，云游戏是元宇宙实现的重要场景VR和AR是Metaverse从概念走向现实的必经之路，Metaverse的发展也必将预示着VR和AR的崛起为了实现沉浸感，云宇宙要借助VR技术。在现阶段，大多数云宇宙平台还没有使用VR，随着专业VR设备的进步、价格的降低，绑定只是时间问题。随着未来Metaverse的市场需求量与日俱增，如同我们现实生活离不开智能手机一样，AR/VR产业的发展也就变成了不可阻挡的趋势。游戏是云宇宙的最佳载体，先实现云游戏，再谈Metaverse作为游戏产业未来的方向，云游戏已经是目前最接近元宇宙概念的游戏形态，更是云游戏向元宇宙跃迁的重要基石。云游戏需要不断扩展的特性也与元宇宙毫无二致，具备了云端+扩展特性的云游戏，逐渐在体量上媲美元宇宙。星游纪CEO陈乐在IGS期间谈到：“元宇宙就是基于云游戏产生的更大世界。”21资料来源：公开资料，文化产业评论，VR全球互联Roblox首席执行官Baszucki眼中的元宇宙：八大特点企业云宇宙各领域布局示意图2.1 AR/VR VS 元宇宙：AR/VR 是通往元宇宙的实现路径。AR/VR是构建元宇宙的技术基石VR(Virtual Reality)指虚拟现实，也称灵境技术或人工环境。借助传感设备，将体验者置身于三维感官世界，进行信息交互。AR(Augmented Reality)是指增强现实或者扩充实景。运用智能交互等技术手段，将生成的虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中。VR设备皆为佩戴类（VR眼镜/头显），AR设备可以是佩戴类（Google Glass）或者非佩戴类（有镜头的手机和平板）。VR使人360度无死角、沉浸式置身于应用场景；然而AR并不能分辨场景和物件，在它眼中一切只是背景。常见的例子有拿着平板看书，图案变成动画。全球AR/VR市场处于快速扩张的边缘，产业发展方向非常清晰。2021年6月，Facebook发布了名为“Hello Future”以“AR/VR：连接新维度”为主题的报告。报告预测2020年-2024年，全球在AR/VR上的花费将增长6倍；至2023年，75%的商业领导者会使用AR/VR。AR/VR 是通往元宇宙的实现路径。优质的沉浸感使得社会普遍认为VR头显是进入元宇宙空间的主要终端。随着5G网络完善，VR复苏。22资料来源：公开资料，知乎，psmarketresearch，McKinsey全球AR/VR市场规模预测示意图AR/VR增长情况预测（2016-2025）2.2 云游戏 VS 元宇宙：从产品形态上看，云游戏是元宇宙的雏形云游戏是以云计算为基础的游戏方式在云游戏(cloud gaming)的运行模式下，所有游戏都在服务器端运行，并将渲染完毕后的游戏画面压缩后通过网络传送给用户。在客户端，用户的游戏设备不需要任何高端处理器和显卡，只需要基本的视频解压能力就可以了。云计算（cloud computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。游戏的运行平台非常多，各种各样，但是比较适合的只有windows平台。由于windows 上缺少可用的容器级技术，通常采取 API Hook 方式手工实现虚拟化，我们称之为 Sandbox 方案。云游戏框架中，用户和服务器互动产生大量的数据传输。控制流负责发送控制信号，之后数据流传输数据给客户，并通过反解码呈现图像。游戏是元宇宙的雏形和最佳载体。沙盒游戏已经有了几分元宇宙的雏形。比如GTA系列，我的世界等等，都提供了高自由度的游戏体验。23资料来源：公开资料，Google,中商情报网云游戏与用户的交互结构示意图云宇宙价值链层级示意图2.2 四大核心技术助力元宇宙的实现，彼此互为补充24元宇宙四大核心技术：交互技术、通讯技术、计算能力、核心算法，彼此间互为补充交互技术：VR/AR、全身追踪和全身传感等多维交互技术带来元宇宙的沉浸式交互体验。通讯技术：5G、WIFI6等多种通讯技术提升传输速率&降低时延，实现虚拟现实融合和万物互联架构。计算能力：作为数字经济时代生产力，其发展释放了VR/AR终端压力，提升续航，满足元宇宙的上云需求。核心算法：推动元宇宙的渲染模式视频质量提升，AI算法缩短数字创作时间，赋能虚拟化身等多层面产业发展。交互技术通讯技术计算能力算法元宇宙核心技术元宇宙相关产业元宇宙核心技术2.3 交互技术的演进：从终端触控=手势/语音=虚拟现实人机交互技术的发展历程第一阶段：通过鼠标键盘设备及触控操作发出指令操作计算机及手机等设备实现交互。第二阶段：通过手势交互、语音交互等技术进行车机交互、智能家居的交互。第三阶段：通过虚拟现实、增强现实技术进行全身追踪、全身传感以获得更好的沉浸式交互体验。25 手势交互在车机场景中的示意图虚拟现实技术通过眼球追踪实现交互的示意图人机交互技术的发展过程2.3 N种交互技术多维互动，带来元宇宙沉浸式交互体验全身跟踪通过全身跟踪通过VR九种交互方式实现设备与用户的多维度交互，从而获得沉浸式交互体验九种交互方式实现设备与用户的多维度交互，从而获得沉浸式交互体验虚拟现实交互技术相对传统人机交互更强调沉浸式交互体验，更赋拟人特征。具体技术包括眼动追踪交互、手势交互、表情交互、语音交互等。虚拟现实设备通过多维度交互界面为用户创造高沉浸感数字环境。全身传感帮助用户与多维的全身传感帮助用户与多维的VR信息环境进行自然地交互信息环境进行自然地交互设备上的各种传感器，比如智能感应环、温度传感器、光敏传感器、压力传感器、视觉传感器等，能够通过脉冲电流让皮肤产生相应的感觉，或是把游戏中触觉、嗅觉等各种感知传送到大脑，从而实现与VR数字环境的交互。26资料来源：网展资讯、华西证券研究所使用手势跟踪实现手部移动场景交互用传感器实现全身传感交互示意图2.4 通讯技术提升传输速率&降低时延，实现虚拟现实融合27 虚拟现实、增强现实协作应用不同阶段中国移动推动XR业务成为5G杀手级应用初级阶段：初级阶段：4G连接连接平均数据传输速率为20Mbps，延迟约为 50 毫秒。该阶段通信手段尚未达到云网实时互通水平，虚拟现实与增强现实各自为营。第二阶段：第二阶段：4.5G连接连接大幅改善传输速率（平均约 40Mbps）及时延（平均约 20 毫秒），支持部分场景云网实时互通，虚拟现实与增强现实在全景图像展示、多媒体娱乐等领域开始融合。第三阶段：第三阶段：5G连接连接可达到 100Mbps 至 9Gpbs 速率和低至 2 毫秒至 10 毫秒时 延，可支持全场景虚拟现实与增强现实同时运行。虚拟现实设备以无线化为主，或与增强现实设备集成。虚拟现实应用场景覆盖 B 端、C 端各行业，采用云端 CG 渲染、动作云端循环、全视角 FOV 等技术。增强现实设备与虚拟现实设备高度融合，或达到混合现实水平，可进行云端图像构建、渲染，实现虚拟画面与真实世界双向实时嵌入目标。2.5 多种通讯技术叠加并用，实现万物互联网络架构Wi-Fi 6的的MIMO技术允许路由器同时传输数据到多个设备，从而提高了传输效率与速率技术允许路由器同时传输数据到多个设备，从而提高了传输效率与速率MU-MIMO、8*8MIMO 等技术的引入升级，WI-FI 6 的最高速率可达9.6Gbps。Wi-Fi 6的的OFDMA 技术提高性能的同时增加了效率，允许路由器连接更多的设备以实现万物互联技术提高性能的同时增加了效率，允许路由器连接更多的设备以实现万物互联OFDMA技术允许多个设备以及多个应用同时进行传输以及接收数据。OFDMA和和MU-MIMO的效果可以叠加。的效果可以叠加。OFDMA适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率。而适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率。而MU-MIMO则适则适用于大数据包的并行传输，提高单用户的有效带宽，同样能减少时延。用于大数据包的并行传输，提高单用户的有效带宽，同样能减少时延。28 WIFI6与WIFI5的传输速率对比OFDMA技术与MU-MIMO技术互补示意图2.6 算力是数字化时代最重要的生产力，实现元宇宙的根本计算算力，简称算力，是数字经济时代最重要生产力。算力，也称计算能力，指数据的处理能力，由数据的计算、存储及传输三项指标决定。目前，算力在供给侧、需求侧、流通侧呈现出一些新趋势、新特点，使其超越了旧思维和固有模式，逐渐成为数字经济时代国家和地区数字化生产力发展水平的重要参考依据。算力驱动数字经济发展面临的问题：大而不强、供需错配、结构性矛盾突出。供给层面，算力发展呈现“大而不强”的态势。整体上仍然呈现出整体规模大、发展水平低的粗放发展态势。需求层面，算力资源分布存在供需错配现象。除少数科技巨头外，中小型企业缺乏专有算力平台，制约技术研发，无法满足业务需求。流通层面，区域间供需结构性矛盾突出、平台用户间算力资源衔接较难。29资料来源：公开资料、Google算力发展及对时代发展影响机器学习对算力需求增长速率2.7 元宇宙的实现需要极大的算力，包括云计算和边缘计算元宇宙的第一入口是 AR/VR 终端，同时需要底层芯片、云计算、边缘计算等技术的支撑。从 5G+云计算+AR/VR 产业的融合入手，可将元宇宙的产业链分为硬件层、软件层、服务层 和应用/内容层。影响 VR 头显用户体验的主要是视频分辨率、帧率、头部 MTP 时延等。可以通过芯片算力提升芯片算力提升、传感器优化、操作系统优化等实现。“元宇宙”的实现对云端计算能力有更大的需求，当前算力远不能得到满足。传统的数据上云需求之外，算力需求将成为元宇宙时代更大的上云需求。现有VR设备的算力负荷大，功耗过高，直接影响续航。高性能与低功耗之间并非取舍问题，发展在于将5G和云计算应用到VR领域，则可以完美释放终端压力，还能从体积、重量上给终端设备瘦身，提高使用舒适感。30资料来源：京东、Google国内外主流VR头显设备品牌现阶段VR头显设备体积及重量较大2.8 从十进制到二进制，上百年算法的迭代与改进31 算法的发展历程。算法，由最初人的计数，到计算工具发明，出现了早期的算法，再到现代计算机的出现大大的促进了算法的提高。以十进制为基础算法，17世纪机械计算机诞生前后算法仍以十进制为基础进行运算，机械计算机提高算力为算法进步做出铺垫。微积分及对算法的总结，1687年牛顿创建微积分，将自古希腊以来求解问题的各种特殊技巧统一为两类普遍的算法微分和积分，并确立了这两类运算的互逆关系，从而完成了微积分发明中最后的也是最关键的一步。二进制的出现：1700年前后，德国伟大的科学家莱布尼茨结合中国“易经”提出了二进制算法，为现代计算机奠定了算法基础。电子计算机及算法设计：现代电子计算机时代，1947年，冯诺依曼参与研制厂人类历史上第2台屯子计算机EDVAC，为现代电子计算机的体系结构和工作原理奠定了非常重要的基础。EDVAC计算机首次采用了二进制思想取“存储程序控制”原形进行工作。基于现代电子计算机，1976年出现随机算法拓宽了算法的概念，开拓算法设计的新领域，随后至今诞生各种适合于不同行业领域的各种算法。二进制提出者莱布尼茨&现代计算机之父约翰冯诺依曼资料来源：CG世界、Google、VR陀螺2.9 算法的改进加强图像渲染，提升元宇宙的可触达性压缩视频算法，算法改进画面渲染等提高硬件设备帧率、分辨率等从而提升元宇宙可触达性。元宇宙硬件分辨率和帧率等主要影响用户临场感、逼真度和眩晕感，这些参数与图像渲染和视频质量有关。只有当设备达到16K16K之后，人眼才察觉不到纱窗效应。因此随着云宇宙硬件的提升，如果要摆脱有线的束缚，必须探索大带宽低时延的无线网络以及高效的视频压缩算法视频压缩算法。AI算法在元宇宙中作用，AI为元宇宙的底层支持，在算法等多个层面赋能产业发展。随着AI计算成本下降，同等算法水平所需的计算量、成本下降迅速计算量、成本下降迅速从而进入“摩尔定律”的发展节奏。AI算法与Avator，现有AI应用的算法根据一个不断增长的、丰富的人类外表与动作库进行绘制以创造出接近真实的虚拟化身虚拟化身，使实时数字人类的创作时间从数周乃至数月缩短到一小时以内。在未来AI应用的算法强化将会赋能虚拟化身更多可能。32资料来源：Google、VR陀螺不同单眼分辨率不同帧率对应的平均码率和视频体验得分Epic-MetaHuman Creator-新时代的虚拟形象2.10 元宇宙产业链：软硬件结合，服务、内容和应用发展场景丰富33 元宇宙产业链结构示意图硬件层主要是消费级和行业级的零部件、交互设备、VR输出设备和5G基站、WIFI6设备、物联网、云服务器等网络基础设施。软件层软件层包括信息处理和系统平台，其中信息处理包括信息采集、编/解码、渲染呈现、物理反馈等交互软件。系统平台主要是操作系统（安卓、windows等），同时包括SDK、3D引擎等软件开发工具包。服务层主要是基于VR的分发、销售和内容生产运营等相关服务。分发平台在海外发展更早更快，兼容内容生产和运营，海外有Viveport等，国内有超级队长，基于VR/AR技术提供行业应用整体解决方案、内容发行及营销服务。内容和应用层可分为 2B、2C 两类，是前景最广阔的产业链环节。2B主要面向房地产、教育、医疗、工程等领域。2C主要面向社交、直播、游戏等。2.11 硬件层：VR硬件和5G设备的为元宇宙提供了物质载体34 2020-2025年中国5G基站数量与预测2016-2019年全球VR硬件市场规模核心零部件芯片、传感器、微投影器件芯片主要被高通垄断，国内企业全志科技、瑞芯微取得一定突破。交互设备：捕捉反馈主要包括显示屏、摄像头、语言识别、体感设备、定位器等交互设备，用于进行全身追踪与全身传感，从而实现用户的沉浸式体验，目前每个领域都有不同的厂家。输出设备：VR/AR设备输出设备的 AR/VR 终端目前由索尼、OCULUS、HTC 三分天下，2016-2019年，全球VR硬件市场规模由21.5亿美元增长到80.2亿美元，预计 2021 年全球 VR 出货量破千万。网络基础设施：5G基站、WIFI6设备、物联网、云服务器根据工信部数据，2020年全国新建5G基站数达到58万个，预计2025年实现累计建造5G基站438万个。5G、WIFI6设备和云服务器的建设与发展将大大突破交互用户数量的限制，实现多设备连接和多用户连接，从而实现万物互联。21.543.463.780.201020304050607080902016201720182019市场规模（亿美元）58138248333393438010020030040050020202021E2022E2023E2024E2025E数量（万）2.12 软件层：软件是元宇宙的驱动引擎，占据价值链核心位置软件层面由支撑软件和软件开发包构成，在软件开发中占有重要地位支撑软件主要有Android、Windows操作系统和VRWorks、Conduit等中间件；软件开发包主要有3-D Engine和各种游戏SDKMetaverse由创建3-D世界的引擎构建，是游戏多场景构建的技术基石价值数十亿美元级的Unreal Engine 和 Unity，作为最主流的VR开发引擎，在构建 Facebook Horizon等游戏引擎领域发挥基石作用。中国AR/VR软件开发总体实力与国际水平仍存有差距，前景广阔道路漫长系统平台市场基本是国外企业占据主导，UI，谷歌等OS系统占大头。早年国内企业软件开发发展布局少、实力弱。随着5G时代的到来，国内厂商纷纷加快步伐，加入AR/VR软件开发大军。华为发布AR&VR战略以及Engine3.0，构建繁荣XR生态；阿里达摩院成立XG实验室，为VR等场景视频解码研究、网络传输协议制定标准。35资料来源：公开资料，电子发烧友，VR陀螺AR/VR行业核心链示意图Unity Unreal Engine示意图2.13 内容制作与分发：元宇宙的场景数字表达，强化交互体验36 内容制作与分发是VRVR技术中的场景数字表达，原创内容开发是关键内容制作与分发指VR内容表示，实时交互，实时分发，内容编码和存储等，具体包括售卖游戏，付费直播视频，社交广告等。基于云端的VR内容分发平台AmazeVR获得700万美元融资，并将其用于加速原创VR内容的开发，以及在AmazeVR平台的创作和分发。主要内容分发平台及其发行机构场景特点各有侧重，体现人性化与交互性HTC Viveport推出Viveport M，适用于绝大多数安卓手机设备。玩家可以在Viveport M中体验到优质移动VR应用和360度的视频内容。Oculus推出Oculus Home，玩家通过平台创建个人账户，搜索朋友发布好友邀请。集游戏、视频、社交、应用商店于一身。图表3 几大典型内容制作分发平台汇总表资料来源：公开资料，电子发烧友，网易，Google内容平台发行品牌/机构特点SteamVRValve玩家可以在该平台购买、下载、讨论、上传和分享游戏和软件。拥有VAC反作弊系统，支持所有由Valve出品的游戏及第三方mods。玩家在连接Source引擎游戏时，服务器将自动检测VAC是否加载。这个反作弊系统会永久禁止作弊的玩家进入开启VAC系统的服务器。Viveport MHTC Viveport适用于绝大多数Android手机设备，玩家无论是否进入VR模式，都能在Viveport M中体验到优质的移动VR应用和360度视频内容。而专为线下体验店定制的Viveport Arcade让Vive开发者有机会触及Vive的玩家群体，也更加便于VR体验店经营者们通过合法渠道获得具有吸引力的VR 游戏内容。Oculus HomeOculus集游戏、视频、社交、应用商店于一身。玩家可以在Oculus Home平台创建个人账户、搜索朋友并发送好友邀请。此外，Oculus还把Facebook视频选项整合到Oculus Video应用之中，玩家可以连接Facebook和Oculus账号，并根据自己所关注的人获得个性化的VR内容。Daydream HomeGoogle集结了诸多新闻媒体，如纽约时报、CNN 等，也有不少视频提供商，如HBO、Netflix，还有NBA、MLB等体育赛事联赛。联合如EA 等游戏厂商为其提供游戏内容。而Google旗下多款移动应用也都推出了VR版，比如Google Movie、Street View。它利用了VR的沉浸特性，玩家可以在推荐位中预览推荐应用的360度视频或图片