（报告出品方/作者：华泰证券，朱珺、周钊、王星云）
1游戏引擎：第三方引擎占比提升，元宇宙等领域加速拓展
引擎助力游戏模块化开发，自研与商用分化
游戏制作流程包括概念期、3D内容创建与执行阶段，游戏引擎作为“中间件”主要作用于执行阶段，能够提升开发效率，核心功能包括渲染、物理与动作等。
游戏开发流程包括：1）概念期：主要包括游戏策划、概念设计等提纲挈领的顶层设计，负责将抽象的概念转化为可执行的制作方案，如原画师便需要根据策划给出的概念设计创作出游戏原画，并细化出三视图，供下一阶段建模使用。2）3D内容创建：主要涵盖3D建模、贴图制作、灯光动画等环节，涉及软件包括3DMax、ArcGIS、Maya、AutoCAD等，其中3D建模主要涉及多边形建模与数字雕刻两种主要技术，由建模师将原画转换为基础的3D模型，再通过贴图在模型上添加材质、纹理和颜色，将其具象为栩栩如生的3D角色形象，并配合灯光与动画，让阴影、反射、运动效果都呈现得更为自然。3）执行阶段：主要涉及渲染和后期制作，通过调整画面的亮度、颜色和对比度，合理调配景深、模糊、雾气、阴影等参数，实现场景与角色更逼真、融洽的结合。
游戏引擎是游戏开发的“模块化地基”，作为“中间件”，能够减少重复代码编写，提升效率。游戏引擎诞生前，游戏制作必须从零开始编码构建，重复性较高，开发效率低。而游戏引擎诞生后，开发者无需反复编写底层基础代码，而只需在一套完整框架的基础上，利用预留接口进行修改补充。在功能上，我们认为游戏引擎具有“中间件”的属性，它能够继承3D动画建模软件中产出的美术资源，以及录制的音效素材，并在此基数上进行整合优化，高效便捷地生成游戏成品。换言之，游戏引擎为开发者提供了一套持续优化、可复用的模块化地基，开发者能够在此基础上如“搭积木”一样，简洁、高效地“拼”出游戏。
多层级软件搭建，渲染、物理与动作是其核心功能。典型的游戏引擎架构由多个“上层依赖下层”的软件层组成：1）硬件层、设备驱动层和操作系统层负责适配硬件资源；2）第三方软件开放包层、平 立层、核心系统层和资源管理层提供不同API接口和基本软件管理；3）功能核心组件和游戏专用子系统作为顶层组件，在不同游戏类型中有差异和侧重点，主要包括渲染引擎、物理引擎和动作引擎，核心组件间的耦合度较低。
游戏引擎强调实时渲染，需要平衡渲染效果与效率。渲染主要包括应用于影视的离线渲染以及应用于游戏的实时渲染：1）离线渲染：渲染时并不实时显示画面，而是提前进行3D建模，再将光线、运动轨迹等不同因素在模型上计算呈现，侧重高精度、高保真，往往耗时较长；2）实时渲染：渲染时实时呈现画面，但受系统负荷限制，需要平衡画面效果（如光影、贴图等）与显示效率。在游戏中，渲染与用户操作同时进行，而每个动画的生成均需要引擎进行实时渲染。
物理上，游戏引擎能够利用数字3D模型锚定虚拟世界的运行规律。引擎处理对象包括刚体与柔体，不仅能够搭建坚实的建筑，也能模拟水体流动等效果。其中刚体运动主要基于牛顿三大定律，通过受力分析、速度位置更新、碰撞检测、解决约束、结果显示的循环流程模拟呈现运动结果。Unity等通用游戏引擎通常集成有第三方开源物理引擎，常见的2D物理引擎包括Box2D、Chipmunk，3D物理引擎包括PhysX、Bullet等。
动作上，游戏引擎驱动角色行为更加自然。从流程看上，首先将与游戏角色绑定的骨架和关节导入引擎，再利用网格、骨架结构、动画片段进行骨骼动画渲染，随后进行蒙皮信息计算，最终进行动画混合（animationblending），将两个或更多的输入姿势结合，产生骨骼的输出姿势，让游戏角色真正“动”起来。如何在动作与动作间实现真实自然的衔接曾经是游戏制作的一大难点，当下游戏引擎利用动作捕捉、AI自主学习等技术，能在两个动作间自动插入衔接动画，使游戏角色的运转更加流畅自然，无需动画师反复的制作与编辑，提升工作效率。
从发展历史来看，引擎诞生之初主要为简化游戏开发流程，通过模块化的组件减少编程工作量。而后引擎技术持续迭代，功能逐渐完善，Unreal凭借其优质的画面效果与运行效率异军突起，各游戏大厂也加大自研引擎的开发力度。而受益于游戏移动化浪潮，Unity凭借简单易用、兼容性强等特点实现快速发展，行业也逐渐走向分化，部分大厂坚持自研定制，大量中小开发商则更多地使用第三方商业引擎。
1）-引擎诞生：简化游戏开发流程，Quake引擎实现3D渲染
20世纪90年代引擎的概念虽未形成，但开发者已经逐步认识到每次开发均需从头编写代码的重复劳动问题，一些模块化的简化工具开始出现。年由IdSoftware（未上市）开发的《Wolfenstein3D》（德军司令部3D）采用射线追踪技术渲染游戏内物体，模拟3D效果（伪3D），将FPS（First-personshootinggame）游戏推向大众。年在IdSoftware在此基础上改良推出DOOM引擎（代号IdTech1），除了支持游戏《DOOM》（毁灭战士）的开发外，成功实现商业授权。年IdSoftware进一步推出Quake3D引擎，支持多边形模型、动态光源和粒子 ，基于此引擎开发的游戏《Quake》也树立了FPS游戏的操作标杆（鼠标用于观看与瞄准，键盘进行前后、侧向移动）。
2）-早期发展：引擎技术持续升级，Unreal异军突起
游戏引擎功能不断迭代，支撑经典大作问世，如Quake引擎推出的后续版本IdTech2、IdTech3，先后服务于《半条命》、《反恐精英》等经典大作。年，EpicGames（未上市）推出Unreal（虚幻引擎），凭借其优质的画面效果与运行性能取得一定市场地位，此阶段《彩虹六号：雅典娜之剑》、《荒野大镖客》等多款大作均基于Unreal引擎打造。
3）-门类丰富：大厂推出自研引擎，行业百花齐放
年以来大厂相继推出自研引擎，同时Unreal等第三方引擎功能持续升级，行业呈现百花齐放的态势。年Valve（未上市）决定自研引擎Source，并将其运用于《HalfLife2》中；年动视暴雪（ATVIUS）也推出自研引擎IW2.0，首次在《使命召唤2》中使用。Epic于年推出的Unreal3支持64位高精度动态渲染、多种类光照和高级动态阴影 ，且占用资源较少，正式奠定在引擎领域的技术优势。
4）至今走向分化：移动化浪潮下Untiy快速发展，行业格局逐渐稳定
年至今，部分大型游戏厂商走自研定制化道路，而绝大多数中小型游戏公司受限于开发引擎的高昂成本，普遍采用画质优异、兼容良好的Unreal引擎和Unity引擎，其中Unreal引擎主要应用于PC、主机等高性能硬件平台；Unity更多涉及独立作品及移动平台作品，在游戏移动化的浪潮下快速发展，市场份额持续提升。
第三方商业引擎占比持续提升，Unity与Unreal双寡头格局稳定
部分大厂使用自研引擎服务3A大作，但越来越多的厂商转向第三方商业引擎。我们认为，当前引擎的主要类别包括：1）自研引擎：由游戏公司自行搭建团队开发引擎；2）直接使用商业引擎：在其现有基础上开发游戏，不涉及引擎层的修改；3）定制化商业引擎：在取得商业引擎授权后，游戏公司针对产品特性对引擎进行深度定制化，满足特定开发需求。
动视暴雪（IW引擎）、EA（EAUS，Frostbite引擎）、Take-Two（TTWOUS，Rage引擎）等游戏巨头，通常组建庞大引擎团队，独立开发自研引擎，主要原因包括：
1）巨额营收支持：主流发行商所销售的大多游戏均为高成本、高质量、高体量的“3A”大作，虽然开发周期长，但一经发布，大多能产生数亿甚至超十亿美金的营收。
2）技术团队支撑：主流开发商具备强大的工程师团队，能够独立打造 的游戏引擎，并通过收购游戏工作室扩充团队实力。如EA在收购瑞典工作室DICE后，EA将其研发的Frostbite（寒霜引擎）作为旗下主要IP《战地》、《FIFA》、《星球大战》等系列的主要开发引擎。
3）与业务耦合性强：发行商专用引擎通常是为特定游戏或体裁设计，具有高度定制化、低通用性等特征。如动视暴雪旗下的InfinityWard引擎自年于《使命召唤2》启用以来，便持续服务于该游戏系列的开发，目前已发展至IW8.0。
4）第三方引擎的局限性：第三方引擎可能无法满足大厂对于某些特定游戏或体裁的需求，同时游戏引擎涉及游戏底层代码架构，开发过程中难以更换，若等待引擎更新，则时间成本较高。此外，出于企业安全及战略竞争考虑，大厂希望对引擎的核心代码有更多控制权。
第三方引擎越来越受到厂商青睐，Unity与Unreal形成双寡头格局。根据medium与竞核，Unity与Unreal等第三方厂商占比持续提升，年Unity全球市占率达49.5%，较年提升46.9pct，Unreal全球市占率达9.68%，较年提升4.6pct，行业双寡头格局基本稳定。我们认为越来越多的厂商选择Unity与Unreal等第三方商业引擎的原因包括：
1）硬性条件约束：中小厂商或新工作室通常受制于开发周期与投入预算，同时开发引擎所需技术与其能力不匹配，往往需要采纳更为先进、完善的商业引擎解决方案。
2）兼容性强：大多开发商都希望游戏覆盖尽可能多的终端，而具有 兼容性和拓展性的成熟商业引擎便提供了完整的解决方案，如基于Unity开发的游戏仅一次创作便能在包括Window、Mac、Xbox等20余个平台运行，降低独立开发成本。
3）工具体系完善：Unity、Unreal等成熟的第三方商业引擎为游戏厂商提供从研发到拉新、运营、变现的完整工具体系，助力创作者提升LTV。
4）厂商客制化解决通用引擎局限：目前部分大厂采取客制化商业引擎，即在保留引擎核心功能的同时对部分组成模块进行修改，以适配特定项目的开发。如米哈游（未上市）的《原神》便采取Unity引擎的魔改版本开发，玩家在PC、PS及移动端数据即时同步，实现联机游玩，表现出较强的兼容性与画质效果。
Unity普适性强，Unreal专注大作渲染
Unity与Unreal作为商业化游戏引擎的代表，在具体特征及实际应用上分化。整体来看，Unity侧重易用性，主要使用C#语言开发，上手难度更低；Unreal专业性更强，使用C++开发，可视化功能、编辑器和场景管理都更复杂更强大，门槛相对更高。从渲染效果来看，Unreal在游戏画面和沉浸体验方面要优于Unity3D游戏，但Unity在年正式推出HDRP之后基本能满足大作开发要求。从覆盖范围来看，Unity在移动游戏中覆盖范围更广，而Unreal则主要用于开发3A游戏，集中在PC与主机端。
游戏引擎在元宇宙/汽车/影视等领域快速拓展，空间持续提升
游戏行业疫情高基数下依然保持增长韧性，为引擎应用打下坚实基础。根据Newzoo在年12月的统计数据，年在疫情催化下行业整体基数较高，年全球游戏市场仍然保持增长韧性，预计整体收入达1,亿美元，较年同比提升1.4%。从结构上看，年PC/主机游戏实现营收/亿美元，分别同比下滑0.8%/6.6%，而智能手机/平板游戏/数字版盒装PC游戏分别实现营收//亿美元，分别同增8.0%/2.6%/0.9%，移动端（智能手机+平板）成为收入的主要驱动力，年收入达亿美元，收入占比达52%。据Newzoon预测年全球游戏市场收入有望达2,亿美元，-24年CAGR6.7%；年全球移动端游戏市场收入为1,亿美元，-24年CAGR达7.7%。我们认为，游戏行业的稳定发展，为游戏引擎的应用打下坚实基础。
游戏引擎在汽车行业设计、模拟培训、自动驾驶等领域具有较广泛应用。游戏引擎作为实时3D创作平台，可应用于汽车行业设计、工程验证、人机交互、模拟培训与自动驾驶等细分领域，协助工程师及研发团队进行设计检验，辅助消费者做出购买选择。如在汽车外观展示上，引擎可渲染出不同光泽的车体材质，并在复杂灯光效果烘托下进行实时展示，用户可自由选取角度进行欣赏；在自动驾驶方面，腾讯（HK）TADSim引入UE4，借助物理引擎模拟真实行车条件下的天气及交通状况，以得到更好的环境仿真效果和更 的传感器仿真结果。据Unity招股说明书，年收入排名前十的汽车公司中有九家使用了Unity3D工具，游戏引擎在汽车行业有较广泛的应用。
游戏引擎提升影视创作灵活性，降低拍摄成本。我们认为游戏引擎在影视方面的应用不仅有助于降低成本预算，同时也给摄影工作带来了极大灵活性：导演可以高效控制每个镜头的元素，如随时抓取日落、 定位云彩等。在年的两部热门影视作品《狮子王》和《曼达洛人》中，游戏引擎都得到了一定程度利用，如《狮子王》采用unity搭建虚拟VR摄影基地，供导演以VR方式预览CG场景与角色表演动画，确定摄影机位；《曼达洛人》在摄制过程中采用UnrealEngine4引擎打造出需要的场景，并配有虚拟摄像机，可实时查看场景拍摄效果。
游戏引擎驱动数字孪生，助力智能城市规划。游戏引擎作为3D模型构建工具，在数字孪生领域具有较广泛应用，如Unity作为构建城市信息模型（CIM）数据底座的平台之一，凭借实时3D渲染技术以及完善的工业领域产品矩阵，可以将地理信息系统（GIS）、建筑信息模型（BIM）等数据导入统一的数字孪生平台处理，助力工业领域数字化转型。Unity与香港机场合作开发机场运维数字孪生，实现孪生机场与动态数据的连接，打造集感知、分析、服务、指挥、监察等为一体的智慧机场综合管理服务平台。
游戏引擎是元宇宙场景构建的“造梦工坊”，长期有望打开空间。元宇宙的本质是对现实世界的映射和延伸，据Beamable，元宇宙整体将包含7层价值链，游戏引擎将参与元宇宙中场景构建与内容创作，我们认为游戏引擎凭借其完整的开发套件，能高效、高质地从零构建兼具形、声、色的3D数字场景。在元宇宙场景构建中，游戏引擎将同样起到中间件功效，通过导入预先创作的美术资源进行整合，尽可能模拟元宇宙场景的内外形态、设定基础物理规则、定义交互方式等。我们认为，伴随着元宇宙的持续发展，长期有望打开游戏引擎空间。
2Unity：普适大众化引擎，生产与运营方案协同效应明显
凭借兼容性与易用性在移动化浪潮中快速成长，而后内生外延迭代功能，全球市场占率约50%。Unity引擎在年刚发布时仅支持Mac平台，主要用于开发Web项目；年Unity推出Windows版本，并开始支持iOS和Wii，从众多游戏引擎中脱颖而出；年Unity正式兼容Android，次年拓展至PS3与Xbox，完成全平台构建，凭借其兼容性与易用性，在移动化浪潮中快速成长；随后Unity伴随版本迭代持续升级功能，同时相继收购Vivox、Delta、Artomatix、Ziva等公司，完善技术储备，成为普适的全民引擎。据Medium，年Unity在游戏开发的市占率达49.5%。另外，公司也围绕引擎业务，拓展业务至广告投放、分析工具、云服务等，满足用户的多样化需求。
Unity主要提供生产解决方案和运营解决方案，为游戏开发商提供从研发、推广、变现、运营的一站式服务。生产解决方案指为游戏开发者提供引擎工具，按照订阅席位收费。运营解决方案帮助应用发行商获取用户与商业化变现，同时为其提供分析工具提升终端用户留存度，相应的云服务助力其提供稳定的实时内容，其中广告分成贡献大部分收入。
生产解决方案：兼容性与易用性强，加大非游戏领域拓展
Unity为不同类型开发者、不同行业提供差异化的引擎工具。Unity打造了丰富的产品矩阵，为学生、小型、中型、3A工作室提供差异化的产品体验。同时Unity还为开发者提供辅助艺术工具，通过机器学习和算法加速材料的创建和编辑。除此以外，针对建筑、工程和施工、AR/VR、汽车、零售等行业提供专业的解决方案，满足用户的差异化需求，持续拓宽产品覆盖面。
Unity游戏引擎根据面向对象与功能不同进行差异化收费。Unity的生产解决方案采取订阅制，按照席位收费，根据功能服务不同进行差异化收费。Unity学生版验证资格即可免费使用，UnityPersonal版本面向过去12个月收入不到10万美元的个人、爱好者或小型组织，不收取费用，但无法定制启动界面。UnityPlus针对过去12个月收入小于20万美元的创作者提供服务，UnityPro主要面向企业开发和专业开发者，Plus/Pro分别为/1,美元/席/年；UnityEnterprise则服务大型团队，收费为4,美元/20个常用席位/月。
独立性与兼容性创造稀缺价值，内生外延持续丰富引擎功能
Unity的稀缺价值体现在强大的兼容性与独立性：1）兼容性：平台能够围绕Unityruntime实时编译内容，使得基于Unity开发的游戏与应用仅通过一次创作就能够在包括Windows、Mac、iOS、Android、PlayStation、Xbox、NintendoSwitch以及 的AR/VR等20余个平台流畅运行。因此开发商能够将时间和精力更多集中到游戏的创意与制作，降低围绕单个平 立开发的成本；2）独立性：与Unreal不同，Unity业务中并不涉及游戏研发，是市面上 的兼具广泛开发者群体与完善生态的第三方商业游戏引擎，对于游戏开发商来说没有潜在利益冲突。
在技术上，Unity通过内部研发+外部收购持续丰富引擎功能，已基本满足PC及主机3A大作的开发。据Unity财报，公司研发费用持续提升，4Q21研发费用达2.09亿美元，同比提升74%；研发费用率达62.2%，同比+11.7pct，整体保持在高位。大量的研发投入为公司既有产品的改进和新项目扩展提供了内生动力，持续赋能开发者，降低创作门槛。
除了通过研发实现内生增长外，Unity多项收购持续提升产品性能。公司目前已经完成了对Applifier（未上市）、deltaDNA（未上市）、FingerFood（未上市）、Multiplay（未上市）和Vivox（未上市）的收购，持续丰富产品功能。近期Unity完成了对专研植被建模与环境创作的公司Speedtree（未上市）及全球 的视觉 公司WetaDigital（未上市）。据Weta
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