游戏引擎产业研究元宇宙筑梦师

　　（报告出品方作者：中泰证券，韩筱辰，康雅雯，朱骎楠）1全球游戏引擎产业概述
　　什么是游戏引擎
　　游戏引擎：是指一些已编写好的软件系统或者一些交互式实时图像应用程序的核心组件，为游戏设计者（或有应用实时3D渲染等需求的人员）提供开发所需的工具，大多数引擎集成了图形、声音、物理和人工智能等功能部件，不同功能模块化，耦合度低，目的是让游戏设计者能快速做出游戏，达到组件复用，跨平台兼容，而不需由零开始编写游戏。
　　目前全球较为著名引擎的例如Unreal（虚幻公司）、Unity3D（Unity公司）、FrostbiteEngine（EA）、idTech（ZeniMax）、CryEngine（Crytek）、Rage（TakeTwo）、GameMaker（YoYoGames）、Source（Valve）、AnvilNext（育碧）等引擎。一些游戏引擎只包含部分功能，例如专门处理图像渲染的渲染引擎，例如OGRE、Vision引擎等。
　　全球首款游戏引擎由idsoftware公司（2009年被ZeniMaxMedia收购）的约翰卡马克（现为Oculus首席技术官顾问）1993年编写开发，此后经过多个版本更新迭代，Valve旗下大名鼎鼎的《HalfLife》、《CounterStrike》开发所用引擎均改编自idsoftware旗下Quake引擎。
　　当前游戏引擎主要分为：1）开源引擎；2）自有引擎。开源引擎分为完全免费与有限免费两类，Godot、Armory等均为免费开源引擎，有限免费的商业化引擎中应用最为广泛的为Unity与Unreal引擎，其中Unreal完全开放源码，Unity有限开放，另外Frostbite、Rage、AnvilNext等均为游戏公司自有引擎。
　　引擎商业化：基于引擎开展多元化服务
　　商业化游戏引擎的变现模式通常不是通过软件的一次性售卖，由于游戏引擎是一个科技高速发展和产业快速迭代的行业中，需要不断更新功能提供服务，我们统计了目前主要的几款商业化引擎的6种变现模式：
　　1）订阅模式：Unity采用此模式，Unity引擎以PROPLUS企业等不同版本收取不同的订阅费用，旗下Reflect、PiXYZ、MARS等应用均采用订阅模式，以席位收费。
　　2）广告模式：Unity采用游戏中嵌入Ads服务分发广告。
　　3）分成模式：Unreal以及CryEngine等采用达到一定流水收取5分成的模式。
　　4）商店模式：Unreal母公司EpicGames推出EpicStore，分发游戏抽取12分成，且利用Unreal引擎开发的游戏上架EpicStore可以抵扣5的引擎分成费用。
　　5）游戏变现模式：以自有引擎开放涉足上游游戏内容，EpicGames旗下《堡垒之夜》贡献其接近90的收入。
　　6）UGC内容变现模式：Roblox开发出易于C端用户上手的引擎，用户在平台上产生大量UGC内容供娱乐，Roblox从中抽成。（报告来源：未来智库）2游戏引擎架构原理
　　游戏引擎工作整套流程
　　游戏在接收用户输入后，通过网络（单机游戏除外）发送信息，触发相应的业务逻辑，包括属性更新、物理模拟、动画更新、场景更新等环节，而后为了降低渲染负担，进行过可见性剔除后进入渲染管线，再将对应的音效合成、场景渲染、界面渲染完成后推送至终端。游戏引擎需要在维持3060120FPS以上帧率的情况下（分别对应一秒钟处理生成3060120张图片），对上述环节进行不间断循环执行，对延迟敏感度高的游戏类型，例如FPSTPSMOBA等则需要对相应环节做针对性优化。
　　不同引擎的技术差异
　　并无完美的引擎，只有最适合的引擎
　　欧美引擎开发领先于国内，主要凸显在强大的通用引擎普及以及自有3A游戏引擎储备上。国内端游时代，完美世界、畅游、西山居、网易、腾讯等均有自主开发的游戏引擎，一度处于百花齐放的状态，但后续由于国内端游市场没落（盗版是重要因素之一）、主机市场缺失以及移动时代的来临，国内游戏公司在引擎上的投入逐渐减少，由于游戏引擎与硬件迭代、技术发展、设备更新息息相关，维护成本极高，因此在没有产品开发支持背景下，很难保持持续的更新。目前国内仅有完美世界（ERA引擎，《新笑傲江湖》手游）、网易（messiah引擎，《荒野行动》等）、腾讯（QuickSilver，《天涯明月刀手游》QuickSilverUnity混合动力引擎）等还在更新迭代自有引擎。国内商业化通用引擎方面，Cocos面向移动平台在2D领域较为知名。
　　海外知名游戏引擎，基本都有其独到之处，带着每款引擎起源的烙印。最初基于idTech引擎开发的游戏《Doom》为FPS类型游戏，FPS游戏需要快速反应的摄像机控制与瞄准机制，对NPC的智能度要求更高，需要高效渲染大型的3D虚拟世界，因此基于FPS游戏开发的引擎在设计上会更加注重这类特性，后续idTech引擎衍生出的Source引擎（开发《HalfLife》）与IW引擎（开发《使命召唤》系列）在这方面均有较大优势，基于Unreal引擎最初研发的《虚幻竞技场》也是一款FPS游戏，因此在渲染方面技术突出。又例如育碧的AnvilNext引擎则是对批量场景地图生成更为擅长，Enterbrain旗下的RPGMAKER适合日式RPG游戏开发，TakeTwo旗下Rage引擎则是在AI与世界地图流缓冲技术上优势明显，Capcom在自有引擎在打击感上全球领先，EA的Frostbite引擎支持多人在线的同时还保持高画质。
　　Unity引擎是知名通用引擎中，唯一一款没有基于初始游戏产品研发，而作为通用软件平台思路开发的游戏引擎，因而在多平台支持上非常出色，最早支持iOS与Android移动双平台研发，伴随着国内手游市场的崛起，Unity在国内移动游戏开发的引擎中占据绝对优势，易用性、丰富的扩展插件、活跃的社区氛围、优秀的本地化服务支持都是其能够快速占领市场的核心要素。
　　以汽车类比，大而全的通用商用引擎好比一辆功能完备性能中上的汽车，适合所有人开，而游戏公司的自研引擎则好比是在加速或安全性亦或是节能等某一方面极为突出的汽车，适合有高度相关需求的用户驾驶。因此我们在讨论某款游戏使用何种引擎研发时，并无优劣之分，核心是看该款产品特性是否与引擎能够较好配合。
　　中间件：各有所长，深耕垂直领域
　　游戏引擎作为一个功能丰富、组件复杂的系统，部分厂商选择深耕其中一部分的垂直功能，供游戏开发者使用，作为引擎系统的一部分，也称作中间件，较为著名的是物理引擎Havok、PhysX，音频引擎Wwise、FMOD等，均支持Unity、Unreal等引擎。（报告来源：未来智库）3Unity引擎深度分析
　　Unity发展历史
　　Unity首个版本2004年推出，旨在通过简化游戏开发工具，让更多人参与游戏设计开发，上线初期仅支持Mac平台，2005年就增加Windows平台支持，2008年2010年，跨移动平台支持iOS与Android，经过多个版本迭代，形成了对大部分主流主机、PC、移动、VRAR平台的支持，2014年推出了UnityAds，成为公司商业化变现的基础功能，20152019年期间，收购了Multiplay、Vivox等加强引擎功能，2020年对其引擎相对较弱的渲染部分进行了大幅加强，推出高清渲染管线HDRP和通用渲染管线URP，增强了视觉效果与优化能力，还发布了UnityReflect以及MARS平台，Reflect支持工程建模信息无缝导入Unity，MARS通过更好的工作流程和专门构建的创作工具创建AR应用。截至2020年Q4，Unity在全球190多个国家和地区拥有约27亿月活用户，月均下载次数达到50亿次。Unity引擎上线至今，大量知名的游戏以其为引擎开发，包括《炉石传说》、《王者荣耀》、《使命召唤手游》、《崩坏3》、《原神》、《PokemonGO》等。
　　Unity商业模式解析
　　核心业务模块为创作解决方案（CreateSolutions）与运营解决方案（OperateSolutions）
　　创作解决方案提供用户创建内容的工具，即Unity引擎与一系列公司开发或收购的套件，允许创作者实时开发、编辑和迭代交互式2D和3D内容，公司主要依靠订阅赚取收入（按席位收费）；
　　运营解决方案提供客户长期获客与增长的能力以及运营和货币化其内容的能力，公司通过广告分发、获客服务以及一系列云服务支持获取收入。
　　此外公司还有一部分收入来自于战略合作与UnityAssetStore，帮助用户寻找软件、内容和工具创建实时交互式游戏和应用程序。
　　Unity价值链分析
　　Unity引擎的出现大大降低了开发游戏产品的门槛，在全球获得了大量中小游戏创作者的支持，截至2020年底，平台上每月约有140万活跃的创作者，特别是在移动领域，Unity占据了绝对的领先优势，公司预估2020Q4在全球收入TOP1000的移动游戏中，Unity引擎开发的占比达到71。Unity的业务涵盖游戏产业链的上下游，与游戏平台与硬件厂商保持了长期良好的合作关系。Unity向除了游戏产业以外的领域不断拓展，目前公司的业务覆盖汽车、建筑、电影动画等领域。
　　Unity平台提供持续性服务，客户粘性强
　　公司基于Unity引擎，带动创作者内容用户创作者的良性循环，增加了创作者的平台粘性，2020年上半年在公司平台年化收入超过10万美元的用户中，55的用户是既使用创作解决方案又使用运营解决方案的创作者，创作者对平台的一体化服务的粘性较强，且由于游戏为长期运营型内容，成功的游戏需要不断更新内容以吸引玩家长期留存，因此对平台的依赖会进一步加深。2020上半年，年收入超过10万美元的客户中，运营解决方案收入中有64来自于也使用公司的创作解决方案的客户。
　　根据公司自2018Q1统计的，基于美元的净收入扩张率（计算方式：同一组客户当下12各月收入过去12各月收入），2018Q3以来呈现持续提升态势，2021Q3已经达到142，较0218Q3时的低点提升了20个百分点。
　　年化贡献超过10万的用户数量，也呈现持续上升趋势，说明在公司平台上越来越多的用户获得了不错的收益，这也进一步加强了用户的粘性，根据公司披露2020上半年的数据，共有716家公司年化收益超10万美元，留存率达到99。
　　对比Unreal
　　主机端开发Unreal优势明显：我们根据NPD统计的2019年与2020年北美最畅销的TOP20主机游戏，研究这些游戏使用开发引擎情况，得出结论：在主机游戏领域，Unreal引擎与游戏开发商的第一方引擎为主流，Unity相对较弱，例如动视暴雪、EA、TakeTwo、育碧等大厂均有其自研引擎支持其王牌游戏的开发，除此之外部分大厂的二线产品或中场尾主机研发商，则更多采用Unreal引擎。
　　PC端开发Unity领先，Unreal紧随其后：Unity引擎作为上手门槛低、功能齐全、插件丰富的引擎受到用户欢迎，Steam为主的PC市场市占率大幅领先，Unreal近些年由于其强大的性能，也越来越被开发者所接受。对比2021年游戏开发使用引擎总量，使用Unreal引擎的游戏总量仅为Unity的29，但若考虑在线人数峰值超过1000的游戏，则使用Unreal引擎开发的游戏量达到Unity的52，可以看出Unreal上手难度大，开发出精品游戏的概率相对较高，而Unity在中长尾开发者中更受欢迎。
　　移动开发Unity占据明显优势
　　根据SensorTower统计的2021年11月全球移动游戏收入TOP10榜单中，使用Unity引擎开发的游戏占比达到60，这与Unity官方发布的数据吻合，官方统计2020年移动游戏开发引擎Unity使用占比为61，紧随其后的是各大厂商的第一方引擎，Unreal排名第4，占比为5。《王者荣耀》、《天涯明月刀》、《原神》等爆款产品均使用Unity引擎开发。
　　向游戏外产业扩展，支持所有主流XR平台
　　由于Unity引擎对交互式实时渲染、3D模拟、以及XR设备的良好支持，真实的光影模拟，逼真的物理反馈，因此在游戏行业之外，需要实时渲染与3D模拟的行业均可包括汽车、建筑工程、电影动画等多个领域均有应用：
　　1）建筑领域：VisualLive的AR）软件可在所有施工阶段（例如设计评审、QAQC、设施管理等）实现实时3D可视化、实时协作以及现场到办公室的实时通信，UnityReflect可以将BIM数据、利益相关者及建筑、工程和施工生命周期的各个阶段连接起来，实现更好的沟通。在VR中对建筑进行设计、工程或施工模拟，无需接触实物便能体验真实的环境，不受物理边界限制进行训练。
　　2）汽车产业：为汽车产业提供实时模拟以及创新的营销方式，客户包括奥迪、沃尔沃、TOYOTA、保时捷等。
　　3）电影产业：Unity为动画内容创作者提供实时工作流程加快传统制作流程的速度，为美术师、制作人和导演提供更多的创作自由、快速反馈和美术迭代机会。近期收购奥斯卡金奖导演PeterJackson创立的特效公司WetaDigital旗下科技板块，Weta制作了多部好莱坞大片的视觉特效，包含《魔戒》《霍比特人》《阿凡达》《猩球崛起》《自杀突击队：集结》等。
　　财务分析：运营解决方案占收入比超过60
　　Unity2020年收入为7。72亿美元，同比增长42。6，2021前三季度收入为7。95亿美元，同比增长43。9，20192020年收入同比增速均超过40。
　　细分业务中：
　　1】创作解决方案2020年收入为2。32亿美元，同比增长37。4，2021前三季度收入为2。27亿美元，同比增长37。5，增长主要来源于订阅用户的增加。
　　2】运营解决方案2020年收入为4。71亿美元，同比增长60。6，连续两年保持同比增速60左右的高水平，2021年前三季度收入为5。15亿美元，前三季度收入即超过2020全年水平，同比增速为52。7，在后疫情时代仍保持强劲增长动力，得益于越来越多的活跃用户使用Unity引擎开发的产品以及愈发精准有效的广告推送算法，2020年Unity开发内容月均下载次数达到50亿次，同比增长43，月活跃用户数27亿，同比增长58。8。
　　3】战略合作与其他业务2020年收入为0。7亿美元，同比增长12。6，2021前三季度收入为0。54亿美元，同比增长6，该部分业务处于相对稳定状态。
　　Unity各项业务收入中，占比最高为运营解决方案业务，2020年达到61，较2019年提升7个百分点，主要受益于疫情带来的流量红利以及公司自身平台的优化，该项业务2021前三季度的收入占比以及达到65。创作解决方案收入占比较为稳定，基本维持在30左右水平。战略合作与其他业务占比处于持续下降的趋势中。
　　财务分析：研发投入大导致持续亏损，但略有收窄
　　Unity费用率情况：
　　NonGAAP销售费用率：Unity的NonGAAP销售费用率近几个季度基本维持稳定，在2025之间，2021Q3为24。7，较去年同期提升了0。8个百分点。
　　NonGAAP研发费用率：Unity作为研发产品驱动型公司，在研发费用上的投入占比较大，2021Q3NonGAAP研发费用率为41。3，GAAP情况下研发费用率更是达到了62。3，公司季度NonGAAP研发费用率开支基本维持在40上，2020年公司大幅扩充研发人员，数量达到2236人，同比增长56，占到公司总员工量的55。9，较2019年52。8提升了3。1个百分点。
　　NonGAAP管理费用率：公司NonGAAP管理费用率处于稳定略下行的态势，2021Q3为19。1，较2020Q3下降了0。4个百分点。
　　利润水平：
　　Unity目前仍处于亏损状态，NonGAAP净利润呈现亏损收窄态势，2021Q3单季度亏损为1480万美元，相较于去年同期减亏1240万美元，由于需要不断持续的投入研发，预计短期公司仍无法达到盈亏平衡。
　　增长潜力之一：受益于移动游戏市场迁移浪潮
　　疫情加速推动用户移动化迁移。根据AppAnnie统计的月度全球游戏用户使用时长、下载量以及月度支出的情况：
　　1）月度支出，2019年底的支出为52。8亿美元，截至2021年7月已经达到69。2亿美元，增长超过31，呈现持续上升态势；
　　2）月度下载次数，2019年底为34亿次，2021年7月为42。4亿次，增长24。7；
　　3）月度时长，2019年底为184亿小时，截至2021年7月为203。2亿小时，增长10。4，疫情影响下冲高而后逐步回落。
　　增长潜力之二：日韩IAPIAA混合变现模式占比提升
　　Unity业务面向全球化，其中2020年在美洲地区的收入占比为30，欧洲、中东及非洲地区收入占比为36，亚太区域为34。由于Unity收入贡献主力业务为运营解决方案，强调游戏内广告变现的模式，这一模式在休闲、博彩等游戏类型上较为流行，因此Unity的收入欧美、非洲及中东地区的占比达到66，相较于全球游戏产业规模占比不足50差异较大，主要是由于中日韩等区域游戏内付费（IAP）较为流行，但2021年趋势上可以明显看到日韩地区，TOP200收入游戏采用广告变现（IAA）的游戏数量在明显增加，2021上半年日本地区1200名游戏中采用广告变现的游戏占比达到10。5，较2019年上半年提升6个百分点，韩国占比达到13。5，提升4。5个百分点。
　　增长潜力之三：VRAR硬件快速发展，元宇宙加速推进
　　根据IDC统计数据，AR和VR头戴设备20201年全球出货量比去年增长348。4，独立VR头显的出货量占据了89。8的市场份额，Meta（前身为Facebook）占据了近75的市场份额。疫情推动虚拟化需求迸发，远程协作、虚拟活动、实时3D渲染和其他相关需求已经开始在商业领域获得大量关注。Meta近期推出的HorizonWorlds，用户可头戴VR设备，进入虚拟世界，进行工作、社交等活动。
　　预计后续AR设备的需求量也会随着苹果等智能机供应商的推动而加大，IDC预测到2025年，AR头戴设备的出货量讲达到2100万台，较2021年100万台左右大幅提升。游戏端，Steam平台疫情后VR设备接入的活跃用户占比也有一定提升，整体维持在2左右水平，仍需等待硬件的不断优化和普及来催生优质内容的产生，带动VRAR游戏产业爆发。在工业软件领域，特别是汽车、建筑、艺术装饰等行业，对VRAR的需求也在不断提升。Unity目前支持所有主流XR平台内容的开发，且拥有UnityReflect、UnityMARS、PiXYZ等配套软件支持，有望充分受益于虚拟产业需求崛起。
　　潜在空间探讨
　　游戏内广告变现空间：根据Juniper测算，2025年全球游戏内广告支持的规模将达到1309亿美元，对应5年CAGR为32，UnityAds作为移动端头部的分发平台，将充分获益，目前Unity的运营解决方案收入明显高于行业增速，2020年达到60。6，考虑未来5年依照行业平均增速计算，则对应Unity广告收入为18。8亿美元。
　　订阅业务潜在空间：根据公司披露，2020上半年平台月活跃开发者为150万人，2020全年为140万人，对应2020全年创作解决方案收入为2。32亿美元，单活跃用户价值为1。66美元人，根据SlashData统计，2021Q3全球使用C语言开发共计710万人次，分布在VRAR、Desktop、games开发，假设有一半人员使用Unity游戏与非游戏应用，考虑2美元人的价值水平，则对应到订阅潜在收入空间为7。1亿美元。游戏外业务拓展（订阅已考虑）云服务空间并未计算的情况下，2025年Unity的收入潜在空间为25。9亿美元，以2020年收入为基准，对应5年CAGR为27。4。
　　（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
　　精选报告来源：【未来智库】。未来智库官方网站