元宇宙系列之数字底座及应用发展
元宇宙的六大底层技术
元宇宙的技术底座
（来源：清华大学新媒体研究中心）
1）网络及运算技术（Network）
一方面，元宇宙需要更高速率的 5G 网络作为基础通信保障，保证AR/VR等硬件设备能够大规模的接入、具有实时流畅的沉浸式体验。
另一方面，元宇宙还需要云计算、边缘计算等强大的算法来支撑体系的运行。云计算主要做全局性、非实时、长周期的大数据处理和分析边缘计算主要用于局部性、实时、短周期的数据处理和分析，二者协同为元宇宙提供高效率的维护。
在配套算法上，过去以CPU为代表，主要计算串行指令，未来有望逐步迁移到GPU，大规模的并行计算而提高效率。
2）人工智能技术（AI）
主要用于在元宇宙各个场景中进行海量内容的生成、展现、维护及分析预测等，如 AI 交互识别、虚拟人物的沟通、游戏情节的自动生成、各虚拟场景的建设、维护和分析预测等。
3）区块链技术（Blockchain）
支撑元宇宙经济体系的重要基础，主要基于去中心化机制，通过NFT、智能合约等区块链技术的应用，使元宇宙的经济价值系统更加公开、透明、高效、及具备不可篡改性。
4）物联网技术（Internet of Things）
能够将计算设备、机器等相互联系，不需要人与人、人与设备之间的交互。其中，数字孪生是构建元宇宙必不可少的技术之一，主要是通过扫描、提取物理模型再将其以 3D 可视化方式映射到数字世界中。
该技术最早应用于工业制造中，比如将汽车制造设计的平面图以3D方式进行呈现，而元宇宙是非常需要数字孪生技术来建立丰富而逼真的场景来打造沉浸式体验感的。
5）交互技术（Interactivity）
主要应用于往返虚实入口的设备，主要包含VR（虚拟现实）/AR（增强现实）/MR（混合现实）等，甚至更加复杂的全息影像、脑机交互及传感技术等。
目前，包括Oculus Quest2 在内的主流产品仅支持到双目 4K、刷新频率 90Hz，若达到流畅平滑的真实感需 16K 分辨率、120Hz 以上的刷新率，当前的技术无法支撑如此大的数据量，因此当前的交互技术也是制约元宇宙沉浸感的最大瓶颈所在。
6）电子游戏技术（Game）
主要包括游戏引擎相关的3D建模和实时渲染等技术，数字孪生相关的3D引擎和仿真技术等。
现实世界中的游戏具备低时延、高交互性等特征，这也同样适用于高度开放的元宇宙。游戏能够提供低门槛的引擎和开发设计工具供普通用户使用，同样也为普通的元宇宙原住民提供了参与构建元宇宙虚拟世界的创造工具。
元宇宙的价值产业链
元宇宙的价值产业链
（资料来源：腾讯网，Jon Radoff《Building the Metaverse》）
美国游戏开发商 Beamable 的创始人 Jon Radoff 提出，元宇宙的产业链可分为 7 个层次，由内到外依次是：
1）基础设施：主要包括 5G、云计算、芯片等在内的底层架构。
2）人机交互：主要是作为虚实界面入口的硬件设备，包括可穿戴智能设备、VR 眼镜/头显等。
3）去中心化：主要是利用区块链技术、云计算等来搭建元宇宙世界体系，为每位元宇宙用户提供一个独一无二的身份 ID。
4）空间计算：主要是利用数字孪生相关的 3D引擎和仿真技术等，将元宇宙世界 3D 化的过程。
5）创作者经济：主要是运用 NFT、智能合约等区块链等技术帮助元宇宙创作者进行内容创造、资产价值衡量及货币化的过程。
6）渠道：与现实世界类似，渠道主要是指用户接收到内容的途径，比如应用商店、广告、代理商等，也是元宇宙体系中可以用来变现的途径。
7）体验：主要是指用户层，包括游戏、社交、体育、教育、旅游、会展、购物等多种生活化应用场景，用户可在此用虚拟化身份进行虚拟化的体验。
全球知名厂商相继布局元宇宙
元宇宙的厂商布局情况
（资料来源：清华大学新媒体研究中心《2020-2021 年元宇宙发展研究报告》）
2021 年可以说是元宇宙的元年，全球多领域巨头相继宣布入局元宇宙业务。例如，
海外方面：
4 月，英伟达宣布将推出面向企业的实时仿真和协作平台 Omniverse ，一个被称为“工程师的元宇宙”的虚拟工作平台；
9 月，Facebook承诺投资 5000 万美元用于构建元宇宙，并计划在未来五年内在欧盟招聘 10000 万名员工以帮助建设元宇宙，此外 Facebook 于 10 月 28 日正式更名为“Meta”。
国内方面：
8 月，字节跳动宣布收购 Pico 布局 VR 等硬件领域。
11 月，腾讯在 2021 数字生态大会上表示，正在海量算力、实时分析、极致传输三个方向上发力，为全真互联储备技术力量。
从厂商布局来看：
英伟达、高通、Epic 等工具型公司主要为元宇宙提供算力、芯片、引擎等底层支撑工具；
Facebook、Apple、微软、腾讯、华为等科技巨头多从硬件及操作系统入手，同时兼顾内容与场景的平台搭建；
以 Roblox 为代表的内容型公司则专注打造包括游戏在内的多元化虚拟场景应用。
从产业发展规律看：
底层基础设施、硬件设备等有望最先受益，场景应用端将随硬件的技术进步而迎来爆发式的需求增长。
元宇宙的技术进程
Gartner 成熟度曲线
（资料来源：Gartner 中国官方网站）
Gartner 技术成熟度曲线，即炒作周期，是指新技术、新概念经过初次媒体曝光后随时间变化的曲线。
Gartner 曲线主要分为五个阶段：
1）技术萌芽期（萌芽）：当得到媒体和行业对技术创新的关注时，炒作就开始了。
2）期望膨胀期（过热）：外界对于创新的期望值远高于新技术所展现的能力现状。
3）泡沫破裂期（低谷）：由于新技术的性能、采用速度过慢、财务回报不足等导致外界对结果的失望远大于最初的期望。
4）稳步爬升恢复期（复苏）：行业早期坚持者克服障碍、新技术开始体现优势，用户渗透率有所提升，业绩开始进入兑现期。
5）生产成熟期（成熟）：创新成果被广泛接受和应用，渗透率开始急剧提升，行业龙头逐渐形成。
该曲线很好的反映了一项新技术从诞生到被市场广泛采用的过程。
在实际社会中，有些创新技术在经历市场的验证后得以大放异彩，因此诞生无数行业巨头，如 Apple、微软、腾讯等；也有些创新技术在诞生后被验证商业逻辑和市场化存在重大缺陷，泡沫破灭后逐渐退出历史舞台，如柯达的数字成像。
元宇宙是多种创新技术的融合，因此我们可以从底层核心技术的发展情况来窥探元宇宙的技术进程。
从 Gartner 曲线来看，元宇宙所需的 5G、VR/AR/MR、区块链、AI 云服务、数字孪生等底层核心技术基本已经跨越早期的泡沫破裂期，VR/AR/MR 等智能硬件技术已经处在稳步爬升期、甚至接近成熟期的边缘，5G 用户渗透率也在逐渐提升。
当然，元宇宙还需要克服很多底层关键技术，比如边缘计算、NFT、去中心化身份等技术尚处在 Gartner 曲线的技术萌芽或期望膨胀期。
总体来看，元宇宙的底层核心技术的进度快慢不一，但整体趋势在不断地走向成熟。
（资料来源：Gartner 中国官方网站）
以下分别从基础设施、硬件设备和内容场景三个方面来分析元宇宙的相关情况。
一是基础设施端：
从 5G 用户渗透率来看，元宇宙内容场景落地及业绩释放至少在2-3 年以后。
参照 2012 年-2015 年 4G 网络下的科技牛市，当 2013 年智能手机渗透率超过 70%的时候，移动端的手游收入开始呈现爆发式增长，游戏板块的收入和业绩弹性也超过了消费电子。
中国智能手机渗透率与中国手游市场收入增速
（资料来源：工信部,伽马数据，财信证券）
2019 年工信部下发 5G 牌照，截至 2021 年底，我国 5G 终端用户规模约 4.97 亿人，渗透率接近 30%。预计 2022 年底 5G 渗透率能突破 40%，而达到 70%则还需要至少 2-3 年时间。
中国 5G终端用户及其渗透率
（资料来源：工信部，财信证券）
元宇宙的建立离不开 5G 通信网络，因此从基础设施端来看，元宇宙内容场景的落地及业绩释放至少需要 2-3 年以后。
二是硬件设备端：
VR 硬件性能不断成熟，出货量提升铺垫设备基础。
从 VR 盒子、PC VR/游戏主机 VR，再到移动端 VR 头显，VR 一体机成为主流头显方式。
VR 硬件的产品进化路径
（资料来源：VR 陀螺）
2016 年，谷歌推出 Cardboard VR 盒子，但出现延时、画面差、易眩晕等问题。HTC、索尼等大厂不断改善设备性能，推出了 HTC VIVE、Oculus Rift 等配置高、功能全、沉浸感深的高端替代设备，由此带动2019年VR一体机销量同比增长1.33倍至280万台。
然而，直到 Facebook 旗下的 Oculus Quest 系列问世，才带来 VR 历史上跨时代的意义。
2019 年 5 月，Facebook 发布了支持 inside-out、6DoF 空间定位及其他高性能的一体机Oculus Quest，从 3DoF 到 6DoF 的升级明显提升了硬件使用体验。
2020 年 9 月，Facebook在提升性能和降低售价的基础上正式推出 Oculus Quest 2，由此引爆了消费 VR 市场。
根据 VR 陀螺报道，截至 2021 上半年，Oculus Quest 2 累计销量已达 600 万台，2021 全年销量或接近 1000 万台，预示着 C 端 VR 消费或将迎来拐点。
此后，大多数厂商沿着 Oculus Quest2 的技术路径推出类似产品，不断朝轻薄、低价、多元交互等方向迭代。
三是内容场景端：
以游戏管中窥豹，目前最接近元宇宙形态的主要是 VR游戏和 UGC游戏平台。
VR 游戏方面：优质内容提振硬件销量。
2020 年 3 月 24 日，Valve 推出 3A 级 VR 游戏大作《半衰期: Alyx》，上线首日玩家最高人数达 4.29 万人，并与硬件绑定推出免费提供该款游戏的促销包。游戏的强交互感、欧美地区疫情影响及捆绑促销等影响，该款游戏也与 Valve 的 VR 设备形成了协同效应。根据 PlayTracker 数据测算，《半衰期：爱莉克斯》的预售数量超过 30 万份，其中 11.9 万用户同时购买了 Valve Index 的配套设备。
此外，根据 VR 陀螺，2020 年 4 月 Steam 平台新增 95 万 VR 客户，Steam VR 头显销量达到 270 万，占用户总数的 1.91%，较此前水平明显提高。
UGC 游戏平台：
Roblox 打造了全球最大的虚拟社交和游戏 UGC 平台，是目前被认为最接近元宇宙的形态。
Roblox 完全面向用户打造了一个自由的虚拟世界，实现了用户UGC 游戏与经济系统的循环，即用户通过购买虚拟货币 Robux 并在平台内进行交易，同时创作者也可通过 UGC 游戏获得分成。
Robox 全球日活用户数及其增速
（资料来源：wind）
Robox 用户时长及其增速
(资料来源：wind)
从元宇宙的 8 个属性来看，Roblox 兼具用户身份、强社交性和开放性、UGC 内容创作及闭环经济系统，唯在深度沉浸感方面还有所欠缺，被认为是目前最接近元宇宙的应用形态。
游戏有望成为元宇宙最先落地场景
根据 IDC 公开数据，2020年全球 AR/VR 市场相关支出规模达 106.7 亿美元，较 2019年同比增长 35.3%，预计 2020 年-2024 年的年均复合增速将达 76.9%。
其中，2020 年中国 AR/VR 相关投资达 40.9 亿美元，同比增长 65.9%，高于全球平均涨幅；占全球市场份额的 38.3%，为支出规模第一的国家；预计到 2024 年中国 AR/VR 相关投资超过 200 亿美元，年均复合增速约 40%。
中国 AR/VR 支出规模预测
（资料来源：IDC 中国,2020）
全球 VR/AR 行业融资并购金额
（资料来源：VR 陀螺）
长远来看，娱乐场景虚拟化是大趋势，2020 年疫情的严格管控和企业延迟复工对市场造成了短暂干扰，但 2021 年初以来市场融资明显更加活跃。根据 VR 陀螺，2021 年 1 月-11 月全球 VR/AR 行业累计融资并购金额已达 525.72 亿元。
游戏有望成为元宇宙最先落地场景，未来 5 年 AR/VR 的相关内容市场规模有望接近400 亿元。
元宇宙是人类对于虚拟世界美好的向往，同时也是一个长期的推进过程。从时间维度看，由于元宇宙平台的搭建需要借助游戏的 3D 引擎、实时渲染、沉浸式交互等技术和场景，因此游戏有望成为元宇宙最先落地的场景。
元宇宙的梯次产业变革
AR/VR 作为通往元宇宙的必要路径，未来相关内容市场空间广阔。根据头豹研究院预测，2025 年中国 AR/VR内容市场规模有望达到 832.7 亿元，未来 5 年的年均复合增速达 45.5%；其中，游戏领域的 AR/VR 市场规模有望接近 400 亿元，未来 5 年的年均复合增速达 50%。
中国 AR/VR 内容市场规模预测（按销售额）
（资料来源：同花顺,头豹研究院）
总结
元宇宙是一系列先进技术和新型场景应用的聚合体，倘若终极形态设想能够实现，则人类社会将被彻底重塑。
从技术来看，元宇宙的实现离不开 5G、云计算、人工智能、VR/AR、数字孪生、区块链等底层技术支撑。目前，元宇宙所需的各项核心技术进展程度不一，5G、VR/AR 等技术取得了较快的进展，我国 5G 用户渗透率已接近 30%，VR/AR 技术甚至已接近 Gartner技术曲线的成熟期；但边缘计算、NFT、去中心化身份等技术尚处在 Gartner 技术曲线的萌芽期或期望膨胀期，也是当前最大的技术瓶颈。
从投资角度来看，元宇宙的产业链主要分为基础设施（5G、GPU、云计算、区块链、人工智能等）、智能硬件（VR/AR/XR 等）、内容应用（游戏、社交、数字藏品等场景）三大环节，全球各大厂商也多围绕以上来布局。
从产业发展规律看，底层基础设施、硬件设备等有望最先受益，场景应用端将随硬件的技术进步而迎来爆发式的需求增长。
在传媒领域主要有两大方向：
一是数字虚拟人，主要应用在虚拟偶像、虚拟KOL、虚拟品牌代言人以及服务型虚拟人等方向。除较高的开发成本外，对形象人设、内容设计和运营要求也更高，影视和营销领域有望迎来新的投资机遇，相关标的有：芒果超媒、蓝色光标、华扬联众等；
二是 NFT，主要应用于数字资产确权。NFT 等区块链技术具备独一无二、可追溯、不可随意篡改等特征，它的出现改变了传统虚拟商品的交易模式，让虚拟物品具备了一定资产化价值，相关标的有：视觉中国、博瑞传播等。
此外，游戏能够给玩家提供较好的交互性和沉浸感，同时自带社交娱乐属性，有望成为元宇宙最先落地的场景。最后，值得注意的是，以上提到的数字虚拟人和 NFT 数字资产确权的商业模式和业绩兑现还需经市场验证，存在较大的市场不确定性和风险。
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