元宇宙专题报告：从英伟达Omniverse平台看元宇宙

一、 产品：Omniverse 是什么？

NVIDIA Omniverse 是一个易于扩展的开放式平台，专为虚拟协作和物理级准确的实时模拟打造， 并由 NVIDIA RTX 技术提供动力支持的实时协作。创作者、设计师、研究人员和工程师可以连接 主要设计工具、资产和项目，从而在共享的虚拟空间中协作和迭代。开发者和软件提供商还可以在 Omniverse 的模块化平台上轻松地构建和销售扩展程序、应用、连接器和微服务，以扩展其功能。

根据英伟达官网介绍，NVIDIA Omniverse 可以转变行业工作流程，其中物理级准确的光线追踪渲 染对于沉浸式可视化、准确模拟以及更快审查和发现而言较重要。Omniverse 平台灵活、易于定 制，并采用新的 Omniverse 应用、扩展程序和 Connector，实现了持续增强。

1.1、 Omniverse 可实现的效果

根据英伟达官网介绍，Omniverse 平台拥有三个主要的应用效果： （1） Omniverse 平台可以实现用户和应用程序间的实时协作。Omniverse 平台可以实现在单 个交互式平台上实时整合用户和主流行业 3D 设计工具，在此基础上，开发者无需准备数 据便可即时进行更新、迭代和更改，从而简化工作流程； （2） Omniverse 可提供实时性的光线追踪效果。Omniverse 平台提供可扩展的、真实的实时 光线追踪和路径追踪，可以基于作品实时实现精美、物理属性准确且逼真的视觉效果； （3） Omniverse 平台实现模型可扩展性。在 Omniverse 平台上，开发者只需构建模型一次， 即可在不同设备上渲染。

1.2、 Omniverse 的底层技术

1.2.1、 RTX

其中，Omniverse 的底层技术 NVIDIA RTX 是由 NVIDIA 创建的图形平台，能够助力新一代应用 程序以空前速度模拟物理环境。NVIDIA RTX 主要用于实现实时光线追踪，基于 RTX 平台构建的应用程序带来了实时照片级渲染和 AI 增强图形、视频和图像处理的强大功能,帮助设计师和艺术家 可以以全新的方式创建出色的内容。

1.2.2、 CUDA

CUDA（Compute Unified Device Architecture）是 NVIDIA 专为图形处理单元 (GPU) 上的通 用计算开发的并行计算平台和编程模型。借助 CUDA，开发者能够利用 GPU 的强大性能显著加 速计算应用。 在经 GPU 加速的应用中，工作负载的串行部分在 CPU 上运行，且 CPU 已针对单线程性能进 行优化，而应用的计算密集型部分则以并行方式在数千个 GPU 核心上运行。使用 CUDA 时，开 发者使用主流语言（如 C、C++、Fortran、Python 和 MATLAB）进行编程，并通过扩展程序以 几个基本关键字的形式来表示并行性。

1.3、 Omniverse 应用场景

根据英伟达 Omniverse 页面披露，Omniverse 主要应用场景包括： （1） 建筑、工程和施工：应用于行业初始概念设计、竞争与客户演示、全球协作以及快速设计 评审阶段； （2） 媒体和娱乐：应用于行业概念设计评审、供应商沟通、生产线机器人的 AI 训练和模拟、 庞大的交互式工厂布局数据集阶段； （3） 制造业：应用于行业初始概念设计、加快迭代设计速度和实时生成每日样片、全球协作以 及虚拟制作阶段； （4） 超级计算：应用于行业从不同来源导入素材、实时模拟平台、同时渲染 2D 和 3D 几何图 形、发布电影级视觉效果产品等阶段 （5） 游戏开发：帮助游戏开发者更快地将游戏推向市场、管理扩展的资源库、简化 3D 角色动 画并重新定义视频游戏叙事。（报告来源：未来智库）

二、 技术：Omniverse 在做一件什么事情？

在元宇宙时代，产业需要更为强大的工具将现实中的物体进行 3D 建模，为元宇宙世界输入不同的 模型。其中，3D 建模算法需要基于不同的垂直场景不断优化。现阶段已有的建模技术包括游戏建 模、影视建模、工业建模与建筑建模几类。我们认为，产业对于更高效的建模技术需求来自于三个 方面：

（1）3D 模型下数据量将达到 TB 级，相关的软件需要对 TB 级的数据进行运算。针对垂直应用场 景更优化的建模技术将节约虚拟建模的时间。 （2）此外，进阶的算法可以精简 3D 模型所需的数据量，从而提升软件处理的效率。 （3）为了达到更好的模拟效果，需要更多物理维度的算法，如确定数字模型物理实体的材质及其 他物理特征。英伟达 Physics 算法即是根据现实物体物理材质建模的算法。 英伟达通过 Omniverse 平台可以为产业提供高效的 3D 建模工具，从而实现开发者生态、软件生 态以及垂直应用场景的发展，拉动底层算力的需求。

2.1、 设计协作技术（Design Collaboration）

英伟达借助 Omniverse 平台创造了全新的产品：艺术家、设计师、创作者和开发者可以在 Omniverse 平台中使用 NVIDIA PhysX5、Blast 和 Flow 的实时物理模拟功能，并使用使用 Omniverse Create、Isaac Sim™或 DRIVE Sim™等应用。

2.1.1、 物理级模拟：底层算法

PhysX 英伟达 PhysX 是执行复杂的物理运算的技术，使设计师在开发游戏的过程中使用复杂的物理效果 而不需要像以往那样耗费漫长的时间开发一套物理引擎。借助 PhysX 功能。

2.1.2、 物理级模拟：应用载体 Omniverse Create

Omniverse Create 是一款用于加速高级场景合成的应用，支持用户依照 Pixar USD，以实时、交 互方式组装、照明、模拟、渲染环境并与环境互动。借助依照 Pixar 的通用场景描述 (USD) 构建 的简单但功能强大的工具包，艺术家、设计师和工程师可以构建具有精准物理特性的复杂实时模拟、 图像或电影。

2.1.3、 多用户设计协作：Nvidia Omniverse Enterprise

Nvidia Omniverse Enterprise 通过适用于各种规模组织的实时协作和逼真仿真平台，加速工作流 程和项目。Nvidia Omniverse Enterprise 是一款端到端协作和仿真平台，可从根本上改变复杂的设 计工作流程，现阶段英伟达已提供 Nvidia Omniverse Enterprise 平台的订阅。

2.1.4、 逼真、实时渲染：Marbles RTX

Marbles RTX 是一个基于物理的迷你游戏关卡，玩家可以控制弹珠在充满障碍物的场景中运行。 在 Omniverse 中完成的最终 Marbles RTX 技术演示产生了超过 500GB 的纹理数据，165 个手工 建模和纹理的独特资源，超过 5，000 个网格和大约 1 亿个多边形。

2.1.5、 AI 加速的工作流程：Omniverse AI ToyBox

GANverse3D 借助 AI 的强大功能，将汽车的单个图像转换为完全可驾驶的 3D 资产，其中包含 灯光、物理和基于物理的材料。NVIDIA 正在使用 AI 来改进内容创建过程，为各地的创作者提供 创建虚拟世界的能力。AI Toybox 是 Omniverse 扩展的集合，展示了 NVIDIA 旨在增强内容创作 者能力的最新研究成果。英伟达预计将率先发布一个由 NVIDIA 研究提供支持的 Omniverse 扩展 ——GANverse3D，通过这一模块，开发者可以拍摄汽车照片并创建虚拟复制品。

2.2、 工业数字孪生技术（Industrial Digital Twins）

2.2.1、 制造业：宝马数字工厂

宝马的虚拟数字化工厂基于英伟达 Omniverse 平台打造，该实时模拟和协作平台软件由英伟达开 发，基于英伟达 GPU 架构。在宝马虚拟数字化工厂中，Omniverse 的功能主要包括： 将宝马工厂各种设计软件导入 CATIA、Bently、点云等设计数据到 Omniverse 平台，并 在 Omniverse 进行 GPU 渲染，建立虚拟模型并基于该虚拟模型进行优化设计； Omniverse 平台利用自身的 3D 应用和用户间实时协作能力，帮助宝马虚拟化工厂进行人 机工程优化仿真； 通过英伟达的 GPU 渲染能力将仿真数据可视化。宝马工厂可以在物理世界建造任何东西 之前，虚拟地设计、规划与运营其工厂。

2.2.2、 自动驾驶汽车：DRIVE Sim

NVIDIA DRIVE Sim™ 是一款端到端仿真平台，从头开始构建，可运行大规模、物理上精确的多传 感器仿真。它是开放、可扩展的模块化产品，支持从概念到部署的音视开发和验证，从而提高开发 人员的工作效率并加快上市时间。

三、 竞争格局：Omniverse 带来的崭新市场

3.1、 3D 设计的市场空间量级

许多元宇宙中的虚拟场景是根据现实中的场景建模。这一过程需要依赖高度成熟的 3D 建模算法， 这些算法的积累可能来自于游戏、娱乐、建筑、工业等场景。这为布局 3D 虚拟建模的厂商带来了 新的营收。这一营收增量可被拆解为软件工具的营收（License 费用）以及生态对于底层算力的拉 动。（报告来源：未来智库）

根据英伟达公告，Omniverse 已被 700 多家公司以及7 万多名个人创作者采用。Omniverse 也已 经从测试版转向通用版，扩展到软件生态系统，使 4000 万 3D 设计师可以接触到它。按每位 3D 设计师每年 1000 美元的 Licensing 费用测算，新的软件市场空间在成熟后可达 400 亿美元/年。

3.2、 Omniverse 的优势：软件能力+生态系统

英伟达专为加速不同工作流程而打造的专用应用程序。开发者可以使用 Omniverse 应用程序，或 在 Omniverse 套件上构建自己的应用程序。

另外，开发者可以通过导入/导出、带有支持 USD 的第三方应用和库的 Omniverse Drive 或 Omniverse Connector（支持实时编辑工作流程的单向或双向插件），发挥互联多应用工作流程的 优势。Omniverse 已可联通 Autodesk、Adobe Photoshop、Unreal 等工具。

定位：3D 工作流程的互连中心

借助 Omniverse 平台的高兼容性，Omniverse 可以充当整个 3D 工作流程的互连中心，以实时同 步创作取代线性流程。通过 Omniverse Connectors 和应用程序，使用开发者熟悉的设计应用程 序，无缝集成开发者的 3D 工作流程，并开辟新的方法来加快构建和探索创意。

3.3、 其他竞争者

Unity

传统游戏引擎龙头公司 Unity 是全球领先的创建和操作交互式实时 3D 内容的平台。它平台提供了 一套全面的软件解决方案，用于为手机、平板电脑、PC、控制台、增强型和虚拟现实设备创建、 运行和盈利交互式实时 2D 和 3D 内容。与英伟达 Omniverse 类似，Unity 也搭建了实时 3D 建模 平台，针对游戏、汽车&运输&制造、电影&动画、建筑&工程&施工等场景。

Autodesk

Autodesk 是三维设计、工程及娱乐软件的领导者。为制造业、工程建设行业、基础设施业以及传 媒娱乐业等行业提供卓越的数字化设计、工程与娱乐软件服务和解决方案。欧特克针对全球最广泛 的应用领域，研发出最先进和完善的系列软件产品和解决方案，帮助各行业用户进行设计、可视化， 并对产品和项目在真实世界中的性能表现进行仿真分析。其主打产品包括 AutoCAD、AutoCAD Architecture、AutoCAD Civil3D、AutoCAD Electrical、AutoCAD LT 等。（报告来源：未来智库）

Epic-Unreal Engine

Epic 旗下的 Unreal Engine 可以为开发者提供一套完整的开发工具，面向所有使用实时技术的开 发者。Unreal Engine 平台面向游戏、建筑、影视、广播与实况活动、动画、汽车与运输、模拟等 行业。

4、投资分析

元宇宙旨在创建跨越地理距离的虚拟世界，因此，算力、通信、建模的底层技术集成是元宇宙时代 确定性的长期赛道。3D 虚拟建模与 3D 创作平台可以广泛应用于游戏、工业、建筑等场景，可以为参与企业如英伟达、Unity、Autodesk 以及 Epic 创造新的增长曲线。

（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。）