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微軟版Sora誕生了!

Sora雖爆火但閉源，給學(xué)術(shù)界帶來了不小的挑戰(zhàn)。學(xué)者們只能嘗試使用逆向工程來對Sora復(fù)現(xiàn)或擴(kuò)展。

盡管提出了Diffusion Transformer和空間patch策略，但想要達(dá)到Sora的性能還是很難，何況還缺乏算力和數(shù)據(jù)集。

不過，研究者發(fā)起的新一波復(fù)現(xiàn)Sora的沖鋒，這不就來了么!

就在剛剛，理海大學(xué)聯(lián)手微軟團(tuán)隊(duì)一種新型的多AI智能體框架———Mora。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2403.13248

沒錯，理海大學(xué)和微軟的思路，是靠AI智能體。

Mora更像是Sora的通才視頻生成。通過整合多個SOTA的視覺AI智能體，來復(fù)現(xiàn)Sora展示的通用視頻生成能力。

具體來說，Mora能夠利用多個視覺智能體，在多種任務(wù)中成功模擬Sora的視頻生成能力，包括：

- 文本到視頻生成

- 基于文本條件的圖像到視頻生成

- 擴(kuò)展已生成視頻

- 視頻到視頻編輯

- 拼接視頻

- 模擬數(shù)字世界

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Mora在這些任務(wù)中取得了接近Sora的表現(xiàn)。

值得一提的是，它在文本到視頻生成任務(wù)中的表現(xiàn)超越了現(xiàn)有的開源模型，在所有模型中排名第二，僅次于Sora。

不過，在整體性能上，與Sora還有著明顯差距。

Mora可根據(jù)文字提示生成高分辨率、時(shí)間連貫的視頻，分辨率為1024 × 576.時(shí)長12秒，共75幀。

復(fù)刻Sora所有能力

Mora基本上還原了Sora的所有能力，怎么體現(xiàn)?

文本到視頻生成

提示：A vibrant coral reef teeming with life under the crystal-clear blue ocean, with colorful fish swimming among the coral, rays of sunlight filtering through the water, and a gentle current moving the sea plants.

提示：A majestic mountain range covered in snow, with the peaks touching the clouds and a crystal-clear lake at its base, reflecting the mountains and the sky, creating a breathtaking natural mirror.

提示：In the middle of a vast desert, a golden desert city appears on the horizon, its architecture a blend of ancient Egyptian and futuristic elements.The city is surrounded by a radiant energy barrier, while in the air, seve

基于文本條件圖像到視頻的生成

輸入這張經(jīng)典的「SORA字樣的逼真云朵圖像」。

提示：An image of a realistic cloud that spells “SORA”.

Sora模型生成的效果是這樣的。

Mora生成出來的視頻，絲毫不差。

還有輸入一張小怪獸圖片。

提示：Monster Illustration in flat design style of a diverse family of monsters. The group includes a furry brown monster, a sleek black monster with antennas, a spotted green monster, and a tiny polka-dotted monster, all interacting in a playful environment.

Sora將其轉(zhuǎn)換為視頻的效果，讓這些小怪獸們活靈活現(xiàn)動起來。

Mora雖也讓小怪獸們動起來，但是明顯可以看出有些不穩(wěn)定，圖中卡通人物樣子沒有保持一致。

擴(kuò)展已生成的視頻

先給到一個視頻

Sora能夠生成穩(wěn)定的AI視頻，而且風(fēng)格一致。

但Mora生成的視頻中，前面騎自行車的人最后自行車沒了，人也變形了，效果不是很好。

視頻到視頻編輯

給到一個提示「將場景切換到20世紀(jì)20年代的老式汽車」，并輸入一個視頻。

Sora經(jīng)過風(fēng)格替換后，整體看起來非常絲滑。

Mora這段老式汽車的生成，破舊的有點(diǎn)不真實(shí)。

拼接視頻

輸入兩個視頻，然后將其完成拼接。

Mora拼接后的視頻

模擬數(shù)字世界

整體接近，但不如Sora

一大波演示之后，大家對Mora的視頻生成能力有了一定了解。

與OpenAI Sora相比，Mora在六個任務(wù)中的表現(xiàn)非常接近，不過也存在著很大的不足。

文本到視頻生成

具體來說，Mora的視頻質(zhì)量得分0.792.僅次于第一名Sora的0.797.并且超過了當(dāng)前最好的開源模型(如VideoCrafter1)。

在對象一致性方面，Mora得分0.95.與Sora持平，在整個視頻中都表現(xiàn)出了卓越的一致性。

在下圖中，Mora文本到視頻生成的視覺保真度非常引人注目，體現(xiàn)了高分辨率圖像以及對細(xì)節(jié)的敏銳關(guān)注，和對場景的生動描繪。

在基于文本條件的圖像生成任務(wù)中，模型在將圖片和文本指令，轉(zhuǎn)化成連貫視頻能力上，Sora肯定是最完美的。

不過Mora的結(jié)果，與Sora相差很小。

擴(kuò)展生成的視頻

再來看擴(kuò)展生成視頻測試中，在連續(xù)性和質(zhì)量上的結(jié)果，也是Mora與Sora比較接近。

盡管Sora處于領(lǐng)先地位，但Mora的能力，特別是在遵循時(shí)間風(fēng)格和擴(kuò)展現(xiàn)有視頻而不顯著損失質(zhì)量方面，證明了其在視頻擴(kuò)展領(lǐng)域的有效性。

視頻到視頻編輯+視頻拼接

針對視頻到視頻編輯，Mora在保持視覺和風(fēng)格連貫性的能力方面接近Sora。還有拼接視頻任務(wù)中，Mora也可以實(shí)現(xiàn)將不同視頻進(jìn)行無縫拼接。

在這個示例中，Sora和Mora都被指示將設(shè)置修改為1920年代風(fēng)格，同時(shí)保持汽車的紅色。

模擬數(shù)字世界

還有最后的模擬數(shù)字世界的任務(wù)，Mora也能像Sora一樣具備創(chuàng)建虛擬環(huán)境世界的能力。不過質(zhì)量方面，比Sora差一些。

Mora：基于智能體的視頻生成

Mora這個多智能體框架，是如何解決當(dāng)前視頻生成模型的局限的?

它的關(guān)鍵，就是通過將視頻生成過程分解為多個子任務(wù)，并為每個任務(wù)指派專門的智能體，來靈活地完成一系列視頻生成任務(wù)，滿足用戶的多樣化需求。

在推理過程中，Mora會生成一個中間圖像或視頻，從而保持文本到圖像模型中的視覺多樣性、風(fēng)格和質(zhì)量，并增強(qiáng)編輯功能。

通過高效地協(xié)調(diào)處理從文本到圖像、從圖像到圖像、從圖像到視頻以及從視頻到視頻的轉(zhuǎn)換任務(wù)的智能體，Mora能夠處理一系列復(fù)雜的視頻生成任務(wù)，提供出色的編輯靈活性和視覺真實(shí)度。

總結(jié)來說，團(tuán)隊(duì)的主要貢獻(xiàn)如下：

- 創(chuàng)新性的多智能體框架，以及一個直觀的界面，方便用戶配置不同的組件和安排任務(wù)流程。

- 作者發(fā)現(xiàn)，通過多個智能體的協(xié)同工作(包括將文本轉(zhuǎn)換成圖像、圖像轉(zhuǎn)換成視頻等)，可以顯著提升視頻的生成質(zhì)量。這一過程從文本開始，先轉(zhuǎn)化為圖像，然后將圖像和文本一起轉(zhuǎn)換成視頻，最后對視頻進(jìn)行優(yōu)化和編輯。

- Mora在6個與視頻相關(guān)的任務(wù)中都展現(xiàn)出了卓越的性能，超過了現(xiàn)有的開源模型。這不僅證明了Mora的高效性，也展示了其作為一個多用途框架的潛力。

智能體的定義

在視頻生成的不同任務(wù)中，通常需要多個具有不同專長的智能體協(xié)同工作，每個智能體都提供其專業(yè)領(lǐng)域的輸出。

為此，作者定義了5種基本類型的智能體：提示選擇與生成、文本到圖像生成、圖像到圖像生成、圖像到視頻生成、以及視頻到視頻生成。

- 提示選擇與生成智能體：

在開始生成初始圖像之前，文本提示會經(jīng)過一系列嚴(yán)格的處理和優(yōu)化步驟。這個智能體可以利用大型語言模型(如GPT-4)來精確分析文本，提取關(guān)鍵信息和動作，大大提高生成圖像的相關(guān)性和質(zhì)量。

- 文本到圖像生成智能體：

這個智能體負(fù)責(zé)將豐富的文本描述轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的圖像。它的核心功能是深入理解和可視化復(fù)雜的文本輸入，從而能夠根據(jù)提供的文本描述創(chuàng)建詳細(xì)、準(zhǔn)確的視覺圖像。

- 圖像到圖像生成智能體：

根據(jù)特定的文本指令修改已有的源圖像。它能夠精確解讀文本提示，并據(jù)此調(diào)整源圖像(從細(xì)微修改到徹底改造)。通過使用預(yù)訓(xùn)練模型，它能夠?qū)⑽谋久枋雠c視覺表現(xiàn)有效拼接，實(shí)現(xiàn)新元素的整合、視覺風(fēng)格的調(diào)整或圖像構(gòu)成的改變。

- 圖像到視頻生成智能體：

在初始圖像生成之后，這個智能體負(fù)責(zé)將靜態(tài)圖像轉(zhuǎn)化為動態(tài)視頻。它通過分析初始圖像的內(nèi)容和風(fēng)格，生成后續(xù)的幀，確保視頻的連貫性和視覺一致性，展現(xiàn)了模型理解、復(fù)制初始圖像，以及預(yù)見并實(shí)現(xiàn)場景邏輯發(fā)展的能力。

- 視頻拼接智能體：

這個智能體通過選擇性使用兩段視頻的關(guān)鍵幀，確保它們之間平滑且視覺上一致的過渡。它能夠準(zhǔn)確識別兩個視頻中的共同元素和風(fēng)格，生成既連貫又具有視覺吸引力的視頻。

智能體的實(shí)現(xiàn)

文本到圖像的生成

研究者利用預(yù)訓(xùn)練的大型文本到圖像模型，來生成高質(zhì)量且具有代表性的第一張圖像。

第一個實(shí)現(xiàn)，用的是Stable Diffusion XL。

它引入了文本到圖像合成的潛在擴(kuò)散模型的架構(gòu)和方法的重大演變，在該領(lǐng)域樹立了新的基準(zhǔn)。

其架構(gòu)的核心，就是一個擴(kuò)大的UNet主干網(wǎng)絡(luò)，它比Stable Diffusion 2之前版本中使用的主干大三倍。

這種擴(kuò)展主要是通過增加注意力塊的數(shù)量和更廣泛的交叉注意力上下文來實(shí)現(xiàn)的，并通過集成雙文本編碼器系統(tǒng)來促進(jìn)。

第一個編碼器基于OpenCLIP ViT-bigG，而第二個編碼器則利用CLIP ViT-L，通過拼接這些編碼器的輸出，來允許對文本輸入進(jìn)行更豐富、更細(xì)致的解釋。

這種架構(gòu)創(chuàng)新輔以多種新穎的調(diào)節(jié)方案的引入，這些方案不需要外部監(jiān)督，從而增強(qiáng)了模型的靈活性和生成跨多個長寬比的圖像的能力。

此外，SDXL還具有一個細(xì)化模型，該模型采用事后圖像到圖像轉(zhuǎn)換來提高生成圖像的視覺質(zhì)量。

此細(xì)化過程利用噪聲去噪技術(shù)，進(jìn)一步完善輸出圖像，而不會影響生成過程的效率或速度。

圖像到圖像的生成

在這個過程中，研究者用初始框架，實(shí)現(xiàn)了使用InstructPix2Pix作為圖像到圖像生成智能體。

InstructPix2Pix經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，可以根據(jù)自然語言指令進(jìn)行有效的圖像編輯。

該系統(tǒng)的核心集成了兩個預(yù)訓(xùn)練模型的廣泛知識：GPT-3用于根據(jù)文本描述生成編輯指令和編輯后的標(biāo)題;Stable Diffusion用于將這些基于文本的輸入轉(zhuǎn)換為視覺輸出。

這種巧妙的方法首先在精選的圖像標(biāo)題數(shù)據(jù)集和相應(yīng)的編輯指令上微調(diào)GPT-3.從而產(chǎn)生一個可以創(chuàng)造性地建議合理編輯并生成修改后的標(biāo)題的模型。

在此之后，通過Prompt-to-Prompt技術(shù)增強(qiáng)的Stable Diffusion模型，會根據(jù)GPT-3生成的字幕生成圖像對(編輯前和后)。

然后在生成的數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練InstructPix2Pix核心的條件擴(kuò)散模型。

InstructPix2Pix直接利用文本指令和輸入圖像，在單次前向傳遞中執(zhí)行編輯。

通過對圖像和指令條件采用無分類器指導(dǎo)，進(jìn)一步提高了這種效率，使模型能夠平衡原始像的保真度和遵守編輯指令。

圖像到視頻的生成

在文本到視頻生成智能體中，視頻生成代理在確保視頻質(zhì)量和一致性方面發(fā)揮著重要作用。

研究者的第一個實(shí)現(xiàn)，是利用目前的SOTA視頻生成模型Stable Video Diffusion來生成視頻。

SVD架構(gòu)利用最初為圖像合成而開發(fā)的LDMs Stable Diffusion v2.1的優(yōu)勢，將其功能擴(kuò)展到處理視頻內(nèi)容固有的時(shí)間復(fù)雜性，從而引入了一種生成高分辨率視頻的先進(jìn)方法。

SVD模型的核心遵循三階段訓(xùn)練體系，從文本到圖像相關(guān)開始，模型從一組不同的圖像中學(xué)習(xí)穩(wěn)健的視覺表示。這個基礎(chǔ)，使模型能夠理解并生成復(fù)雜的視覺圖案和紋理。

在第二階段，即視頻預(yù)訓(xùn)練中，模型接觸大量視頻數(shù)據(jù)，使其能夠通過將時(shí)間卷積和注意力層與其空間對應(yīng)層結(jié)合起來來學(xué)習(xí)時(shí)間動態(tài)和運(yùn)動模式。

訓(xùn)練是在系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)集上進(jìn)行的，確保模型從高質(zhì)量且相關(guān)的視頻內(nèi)容中學(xué)習(xí)。

最后階段是高質(zhì)量視頻微調(diào)，重點(diǎn)是改進(jìn)模型使用更小但更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集，生成分辨率和保真度更高的視頻的能力。

這種分層訓(xùn)練策略輔以新穎的數(shù)據(jù)管理流程，使SVD能夠出色地生成最先進(jìn)的文本到視頻和圖像到視頻合成，并且隨著時(shí)間的推移，具有非凡的細(xì)節(jié)、真實(shí)性和連貫性。

拼接視頻

對于這個任務(wù)，研究者利用SEINE來拼接視頻。

SEINE是基于預(yù)訓(xùn)練的T2V模型LaVie智能體構(gòu)建的。

SEINE以隨機(jī)掩碼視頻擴(kuò)散模型為中心，后者根據(jù)文本描述生成過渡。

通過將不同場景的像與基于文本的控制相集成，SEINE可以生成保持連貫性和視覺質(zhì)量的過渡視頻。

此外，該模型還可以擴(kuò)展到圖像到視頻動畫和白回歸視頻預(yù)測等任務(wù)。

討論

優(yōu)勢

- 創(chuàng)新框架與靈活性：

Mora引進(jìn)了一種革命性的多智能體視頻生成框架，大大拓展了此領(lǐng)域的可能性，使得執(zhí)行各種任務(wù)變得可能。

它不僅簡化了將文本轉(zhuǎn)換成視頻的過程，還能模擬出數(shù)字世界，展現(xiàn)出前所未有的靈活性和效率。

- 開源貢獻(xiàn)：

Mora的開源特性是對AI社區(qū)一個重要的貢獻(xiàn)，它通過提供一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，鼓勵進(jìn)一步的發(fā)展和完善，為未來的研究奠定了基礎(chǔ)。

如此一來，不僅可以讓高級視頻生成技術(shù)更加普及，還促進(jìn)了該領(lǐng)域內(nèi)的合作和創(chuàng)新。

局限性

- 視頻數(shù)據(jù)至關(guān)重要：

想捕捉人類動作的細(xì)微差別，就需要高分辨率、流暢的視頻序列。這樣才能夠詳細(xì)展現(xiàn)動力學(xué)的各個方面，包括平衡、姿勢及與環(huán)境的互動。

但高質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)集多來源于如電影、電視節(jié)目和專有游戲畫面等專業(yè)渠道。其中往往包含受版權(quán)保護(hù)的材料，不易合法收集或使用。

而缺乏這些數(shù)據(jù)集，使得像Mora這樣的視頻生成模型難以模擬人類在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的動作，如走路或騎自行車。

- 質(zhì)量與長度的差距：

Mora雖然可以完成類似Sora的任務(wù)，但在涉及大量物體移動的場景中，生成的視頻質(zhì)量明顯不高，質(zhì)量隨視頻長度增加而降低，尤其是在超過12秒之后。

- 指令跟隨能力：

Mora雖然可以在視頻中包含提示所指定的所有對象，但它難以準(zhǔn)確解釋和展示提示中描述的運(yùn)動動態(tài)，比如移動速度。

此外，Mora還不能控制對象的運(yùn)動方向，比如無法讓對象向左或向右移動。

這些局限主要是因?yàn)镸ora的視頻生成，是基于圖像轉(zhuǎn)視頻的方法，而不是直接從文本提示中獲取指令。

- 人類偏好對齊：

由于視頻領(lǐng)域缺少人類的標(biāo)注信息，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能并不總是符合人類的視覺偏好。

舉個例子，上面其中的一個視頻拼接任務(wù)，要求生成一個男性逐漸變成女性的過渡視頻，看起來非常不合邏輯。