头豹：2023年中国3D建模行业-3D建模-虚拟模型制造过程（摘要版）

本报告为3D建模行业概览，旨在分析3D建模行业情况、产业链情况。包括3D建模行业分类，产业链，市场规模，竞争格局，深度分析细分市场竞争格局和3D建模产业链情况。 研究地域：中国 此研究将回答关键问题： 研究时间：2023年 ①3D建模是什么？中国3D建模市场有多大？ 研究对象：3D建模行业 ②3D建模产业链情况如何 ③中国3D建模行业竞争格局情况如何？ 3D建模技术，模型构造过程 3D建模是计算机图形学中的一种技术，用于生成任何对象或曲面的三维数字表示。建模人员通过使用Maya、3ds max、AutoCAD、CATIA等专业三维建模软件，在虚拟空间内对顶点进行操作以形成网格和形成对象的一组顶点，即操作对象顶点的集合，完成对模型三维数据的数学形式表现，以创建三维模型。 新概念加持，未来增长稳定 3D建模软件当前主要用于工业行业、建筑行业、动漫影视行业和游戏行业。根据各细分市场建模软件规模汇总，中国3D建模软件行业规模从2017年的56.9亿元增长至2021年的103.4亿元，2017-2021年CAGR为16.1%，预计到2026年，中国3D建模软件行业市场将达到197.5亿元，2022-2026CAGR为13.3%。 技术优势明显，外国厂商呈主导 中国3D建模软件当前仍以外国厂商为主。从细分市场来看，工业类型软件上，达索系统、西门子、PTC、中望软件、欧特克等厂商占据市场主要地位，市场占有率分别为31.7%、19.1%、4.9%、3.9%、3.6%，第一梯队的达索系统和西门子远领先于第二梯队厂商；数字类型软件上，外国厂商完全主导此类市场，主流软件3ds max、maya、Softimage都属于美国软件厂商欧特克，欧特克在数字类型软件上具备显著竞争优势。 名词解释 3D建模行业综述 定义：3D建模是模型创建过程 建模方法分为两类：曲面建模和多边形建模 发展历程 市场规模：市场加速扩容 3D建模产业链 产业链图谱 上游关键硬件：CPU、GPU 上游技术：云桌面实现本地设备“降本增效” 中游：3D建模软件分类 中游：盈利模式以软件订阅和培训服务为主 下游：工业和建筑行业应用情况 下游：游戏和影视行业应用情况 3D建模行业概况 政策：积极政策推动行业发展 竞争格局：海外厂商占据主导 厂商：Autodesk 厂商：中望软件 方法论 法律声明 3D建模：计算机图形学中的一种技术，用于生成任何对象或曲面的三维数字表示。 曲面建模：也称为NURBS建模，NURBS是Non-UniformRationalB-Splines的缩写，是“非统一均分有理性B样条”的意思。 多边形建模：Polygon建模，翻译成中文是多边形建模，是三维软件两大流行建模方法之一，（另一个是曲面建模）用这种方法创建的物体表面由直线组成。 DAC：一般指数模转换器。数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。 LiDAR：一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一身的系统，用于获得点云数据并生成精确的数字化三维模型。 点云：点云是指目标表面特性的海量点集合。 ICP算法：基于数据配准法，利用最近点搜索法，从而解决基于自由形态曲面的一种算法。 CPU：一般指中央处理器。中央处理器（CentralProcessingUnit，简称CPU）作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。 GPU：一般指图形处理器。图形处理器（英语：graphicsprocessingunit，缩写：GPU），又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上做图像和图形相关运算工作的微处理器。 云桌面：又称桌面虚拟化、云电脑，是替代传统电脑的一种新模式；采用云桌面后，用户无需再购买电脑主机，主机所包含的CPU、内存、硬盘等组件全部在后端的服务器中虚拟出来 SaaS：指用户获取软件服务的一种新形式。它不需要用户将软件产品安装在自己的电脑或服务器上。 市场研读| 2023/03 3D建模是三维模型的构建过程 3D建模指的是使用软件来创建三维对象或形状的数学表示形式的过程。 3D建模技术和3D模型广泛应用于医疗、传媒娱乐、建筑工程、科学研究等多个行业领域 3D建模与应用 虚拟空间 建模软件 工具 数据表示 三维数据 三维模型 应用 构建 建筑、工程与施工 产品设计与制造 传媒和娱乐 3D建模指的是使用软件来创建三维对象或形状的数学表示形式的过程。创建的对象称为三维模型 3D建模是计算机图形学中的一种技术，用于生成任何对象或曲面的三维数字表示。 建模人员通过使用Maya、3ds max、AutoCAD、CATIA等专业三维建模软件，在虚拟空间内对顶点进行操作以形成网格和形成对象的一组顶点，即操作对象顶点的集合，完成对模型三维数据的数学形式表现，以创建三维模型。这些3D对象可以通过建模软件的固有功能生成，也可以通过网格变形或手动进行创建。 3D建模技术和3D模型已经广泛应用于多个行业，包括医疗、传媒娱乐、建筑工程、科学研究等领域 3D建模技术和3D模型的应用已经逐渐渗透至各行各业。医疗行业使用3D建模技术制作器官的精确模型；电影行业使用3D建模技术在三维动画故事片和系列片中引入栩栩如生的复杂CG角色和世界，以及电影特效；游戏产业将3D建模技术作为计算机与视频游戏中的资源；科学领域将3D模型作为化合物的精确模型；建筑工程行业将3D建模技术用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始借助3D建模技术构建三维地质模型。 两种流行的建模方式：曲面建模和多边形建模 曲面建模和多边形建模是3D建模两大流行的建模方式。曲面建模使用数学语言精确描述各种曲面形体，用于工业制造行业；多边形建模使用网格单元拟合集合体，用于娱乐影视行业 两大流行建模方式 曲面建模（NURBS建模） 算法复杂计算速度慢精度高 仪器制造航空航天工业设计 特点 应用 建模步骤 创造曲线 构建曲面 初级模型 效果图 多边形建模（Polygon建模） 算法简单计算速度快精度低 视觉渲染影视特效游戏 特点 应用 建模步骤 选择规则图形 转为可编辑对象 连接可编辑对象 效果图 曲面建模和多边形建模是两大流行的建模方式，两种方式所运用的建模底层逻辑不同，在建模表现和应用领域上各有优势 曲面建模，也叫做NURBS建模，是一种基于几何基本体和绘制曲线的3D建模方式，其建模底层逻辑是用数学语言精确描述各种曲面形体。曲面建模的模型产品是由曲线构建曲面组合而来，由于曲线具有平滑和最小特性，使得曲面建模对于构建各种有机3D形状十分有用。使用曲面建模能够制作出任何形状的、精度非常高的三维模型，这一优势使得ISO颁布的STEP中把NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。 曲面建模常用于参数化的造型设计中，用于支持高精度的数字化制造产业，但其高精度的特点也使得曲面建模算法复杂，难度较高，模型计算时间较长。 多边形建模，是将一个完整的模型由无数个多边形面组合而成，其建模底层逻辑是用网格单元去拟合几何形体。建模过程中，三角形数量越多，模型精度越高，建模速度越慢。多边形建模通过合并三角形来减少三角形数量，从而提高计算性能，加快计算速度，但也使得模型产品精度不足，难以用于对追求精确的工程软件中。早期，多边形建模主要用于游戏，到现在，多边形建模已经广泛应用于各种对计算速度要求较高、而精确性要求不高的场合，包括视觉渲染、影视特效等场景。 几何建模发展历史 几何建模发展历史可以追溯到公元前1400年，现在几何建模伴随计算机出现及发展不断演进。计算机辅助设计沿曲面建模方式演进，数字娱乐沿多边形建模方式演进 几何建模发展历史 神经隐式场 增强现实 2019 remesh 网格 LSCM参数化 自动驾驶LiDAR 平滑 样条 3D打印 2001 ICP算法 1998 点云 点云降噪 数字米开朗基罗计划 曲面模型 1978 Catmull-Clark细分 1970 机载LiDAR 1960S 线框模型 1963 DAC Bezier曲线曲面 NURBS曲面 1962 1950S公元前1400年 三视图 狮身人面像 三维重建 计算机辅助设计 数字娱乐 在几何建模领域，计算机辅助设计的研究对象从最初的Bezier曲线发展至后续的NURBS曲面，并成为主流。在数字娱乐如电影、游戏中，广泛使用离散的多边形网格进行建模，因此需要设计一些算法对这些多边形进行处理。多边形建模和曲线建模式是当前建模软件的两大流行建模方式。在三维重建方面，正在研究如何通过激光扫描仪建模真实的物理世界，在点云已成为当前在自动驾驶中的主要研究对象。 中国3D建模软件市场规模剖析 2021年，中国3D建模软件市场空间达到103.4亿元，娱乐是当前市场增长主要推动力。未来，随着元宇宙等新概念赋能，市场空间将持续扩张，预计到2026年，市场规模将达到195.7亿元 完整版登录www.leadleo.com 搜索《2023年中国3D建模行业：3D建模，虚拟模型制造过程》 市场研读| 2023/03 3D建模产业链全景 3D建模行业上游主要是建模工具，包括CPU、GPU和云计算，为建模提供计算条件。中游是3D建模软件厂商，主要分为数字类型软件和工业类型软件。下游广泛应用于影视、产品设计、游戏等多行业 完整版登录www.leadleo.com 搜索《2023年中国3D建模行业：3D建模，虚拟模型制造过程》 上游关键硬件设备：CPU和GPU 3D建模过程中涉及大量的运算工作，CPU和GPU的运算能力均能提供帮助。CPU决定了3D建模的计算速度和响应速度，GPU决定了建模软件的加载速度 CPU架构及关键参数 核心数量的大小决定了CPU承受能力的高低 ALU ALU 核心数 control ALU ALU 关键参数 CPU内核工作的时钟频率，即CPU的工作频率 主频 Cache CPU核心一次运行程序的流程，一个核心可以支配多个线程 线程 DRAM 应用 …… 复杂计算 3D建模 镜像 克隆 弯曲对象 GPU架构及关键参数 control Cache control Cache control Cache control Cache 浮点性能 代表显卡的浮点计算能力 ALU ALU ALU ALU ALU ALU ALU ALU 关键参数 显存大小 决定显存临时存储数据的多少 ALU ALU ALU ALU 显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数 ALU ALU ALU ALU 显存位宽 显示芯片与显存之间的数据传输速率，单位是字节/秒 DRAM 显存带宽 应用 …… 大量简单计算 3D建模 屏幕即时显示 预览 三维刷新 CPU和GPU有三个相同的组成单元构成，即计算单元(ALU)，控制单元(control)，储存单元(Cache、DRAM)。构成比例不同使得CPU和GPU功能存在差异 在CPU架构中，具备复杂的控制单元，占据整体架构面积30%左右，使得CPU能够提供分支预测的能力为有多个分支的程序降低延时；还有大量的储存单元，其中，DRAM用来进行短暂储存的储存器，Cache用来进行高速数据交换的储存器；CPU还具有强大的算术运算单元，能够在很少的时钟周期内完成算术计算。大量的缓存和复杂的控制单元使得CPU具备强大逻辑控制、串行的运算能力。 上游关键硬件设备：CPU和GPU 由于GPU基于大吞吐量设计，在GPU架构中，80%面积被计算单元所占据，仅有少部