AI圖像合成技術的新浪潮：Stable Diffusion 3與Sora構架的突破

作者：FlerkenS 2024-03-07 08:12:31

Stable Diffusion 3技術報告的流出不僅揭示了該技術的內部工作原理，還展示了其在圖像質量、生成速度和創意表達上的顯著提升。這份報告為研究人員和開發者提供了寶貴的參考，幫助他們理解和利用這一技術的潛力。

在人工智能的黃金時代，圖像合成技術正以前所未有的速度發展。從簡單的圖像編輯到復雜的場景生成，AI的能力已經超越了傳統軟件的限制，開啟了創意和視覺表達的新紀元。近期，Stable Diffusion 3技術報告的流出引起了業界的廣泛關注，其背后的Sora構架被認為是推動這一領域進步的關鍵因素。

AI圖像合成技術的發展背景

AI圖像合成技術的發展始于簡單的圖像處理算法，逐漸演變為今天的深度學習模型，這些模型能夠理解和模擬復雜的視覺現象。隨著計算能力的提升和數據集的豐富，我們見證了從GANs（生成對抗網絡）到最新的擴散模型的技術演進，這些技術不斷推動著圖像合成的邊界。

Stable Diffusion 3技術報告的意義

3月5日Stability AI發布了研究論文，深入探討了Stable Diffusion 3的底層技術。基于人類偏好評估，Stable Diffusion 3 在排版和提示遵守方面優于最先進的文本到圖像生成系統，例如 DALL·E 3、Midjourney v6 和 Ideogram v1。他們新的多模態擴散變壓器 (MMDiT) 架構對圖像和語言表示使用單獨的權重集，與以前版本的 SD3 相比，這提高了文本理解和拼寫能力。

圖片

Sora構架的重要性

Sora構架在Stable Diffusion 3中的應用，標志著AI圖像合成技術的一個重要里程碑。它不僅提高了生成圖像的穩定性和一致性，還為處理更高分辨率的圖像提供了支持，這對于實現更加逼真和詳細的視覺內容至關重要。

1.Stable Diffusion 3技術解析

Stable Diffusion 3的核心技術

Stable Diffusion 3是一種先進的AI圖像合成技術，它基于深度學習的擴散模型。這種模型通過逐步引入噪聲并在多個迭代中逆轉這一過程，能夠生成高質量的圖像。其核心在于能夠維持圖像內容的穩定性，同時在細節上進行高度的創新和精確的控制。Stable Diffusion 3通過改進噪聲模式和優化網絡結構，顯著提升了圖像的清晰度和生成速度。

圖：改進的多模態擴散變壓器塊的概念可視化：MMDiT

Stability AI將 Stable Diffusion 3 的輸出圖像與其他各種開放模型（包括SDXL、SDXL Turbo、Stable Cascade、Playground v2.5 和 Pixart-α）以及閉源系統（如 DALL·E 3、Midjourney v6 和 Ideogram v1）進行了比較根據人類反饋評估績效。在這些測試期間，人類評估人員獲得了每個模型的示例輸出，并要求根據模型輸出與給出的提示上下文的緊密程度（“提示遵循”）、文本渲染的程度來選擇最佳結果。根據提示（“版式”）以及哪個圖像具有更高的審美質量（“視覺美學”）。根據他們的測試結果，我們發現 Stable Diffusion 3 在上述所有領域均等于或優于當前最先進的文本到圖像生成系統。

在早期對消費類硬件進行未經優化的推理測試中，他們具有 8B 參數的最大 SD3 模型適合 RTX 4090 的 24GB VRAM，并且在使用 50 個采樣步驟時需要 34 秒才能生成分辨率為 1024x1024 的圖像。此外，Stable Diffusion 3在初始版本中還將有多種變體，從800m到8B參數模型，以進一步消除硬件障礙。

Sora構架的創新點

Sora構架是Stable Diffusion 3的一個關鍵組成部分，它引入了多尺度處理和自適應層次結構，以更有效地處理圖像的不同分辨率和細節層次。Sora構架的創新之處在于它的靈活性和效率，能夠在保持圖像質量的同時，減少計算資源的消耗。此外，Sora構架支持模型在生成過程中更好地理解和遵循用戶的指令，從而在圖像合成中實現更高的自由度和創造力。

與前代技術的對比分析

與前代技術相比，Stable Diffusion 3在多個方面都有顯著的提升。首先，它在圖像的真實感和細節表現上更加出色，這得益于其優化的擴散過程和Sora構架的高效處理。其次，Stable Diffusion 3在生成速度上也有所提升，這使得它在實時應用場景中更具優勢。最后，Stable Diffusion 3的開源特性意味著它能夠快速迭代和改進，與社區共同推動技術的發展。

Stable Diffusion 3和Sora構架的結合，不僅在技術層面上實現了突破，也為AI圖像合成的應用和研究開辟了新的可能性。

2.Stable Diffusion 3與行業巨頭的對比

Stable Diffusion 3與Midjourney的技術比較

Stable Diffusion 3和Midjourney都代表了AI圖像合成技術的最新進展，但它們在技術實現和應用方面有著明顯的差異。Stable Diffusion 3依賴于其獨特的擴散模型，通過逐步引入和去除噪聲來生成圖像，這一過程在保持圖像質量的同時提高了生成速度。相比之下，Midjourney則更注重在用戶指導下創造出具有藝術感的圖像，其算法設計更側重于藝術風格的多樣性和創意表達。

Stable Diffusion 3與DALL·E 3的性能評估

在與DALL·E 3的比較中，Stable Diffusion 3展現了其在圖像清晰度和細節表現上的優勢。DALL·E 3以其強大的圖像生成能力和對復雜概念的理解而聞名，但Stable Diffusion 3在處理高分辨率圖像和細膩紋理方面表現更為出色，這得益于其Sora構架的高效計算和優化的網絡結構。

開源社區對Stable Diffusion 3的接受度和影響

Stable Diffusion 3作為一個開源項目，受到了廣泛的歡迎和支持。開源社區的貢獻不僅加速了技術的迭代和優化，還促進了其在各種應用場景中的廣泛應用。社區成員能夠自由地修改和改進模型，這種協作精神極大地推動了AI圖像合成技術的發展和創新。

Stable Diffusion 3在技術上的突破和開源社區的支持，使其成為了AI圖像合成領域的一個重要里程碑，對行業的未來發展產生了深遠的影響。

3.《Scaling Rectified Flow Transformers》的技術貢獻

論文的主要貢獻和創新點

在Stability AI公布的詳細的技術報告《Scaling Rectified Flow Transformers》中，這篇技術報告在AI圖像合成領域提出了一種新的方法論，旨在解決高分辨率圖像合成中的一些核心挑戰。其主要貢獻在于引入了Rectified Flow Transformers（RFTs），這是一種結合了變換器架構和流模型的新型網絡，專為處理大規模和高復雜度的圖像數據設計。RFTs通過優化數據流和增強模型的學習能力，顯著提高了圖像合成的質量和效率。

報告的核心貢獻包括：(i) 對不同的擴散模型和矯正流公式進行了大規模、系統的研究，以確定最佳設置，并引入了新的噪聲采樣器以提高性能；(ii) 設計了一種新的、可擴展的文本到圖像合成架構，允許網絡內文本和圖像標記流之間的雙向混合，并展示了其相對于現有主干網絡的優勢；(iii) 進行了模型的擴展研究，并證明了它遵循可預測的擴展趨勢。研究還表明，較低的驗證損失與通過T2I-CompBench、GenEval和人類評級等指標評估的改進的文本到圖像性能強相關。研究結果、代碼和模型權重將公開可用。

高分辨率圖像合成的挑戰

在高分辨率圖像合成中，最大的挑戰之一是如何在保持圖像細節和質量的同時，有效地處理龐大的數據量。傳統的方法往往需要巨大的計算資源，并且難以在細節上達到理想的效果。RFTs通過其獨特的架構，能夠更好地捕捉和重建圖像中的細微差異，從而在不犧牲性能的前提下，實現高質量的圖像合成。

圖片

圖：8B整流流模型的高分辨率樣本，展示了其在排版、精確的提示跟隨和空間推理、對精細細節的關注以及各種風格的高圖像質量方面的能力。

Rectified Flow Transformers技術的實際應用前景

RFT技術的實際應用前景非常廣闊。它不僅可以應用于藝術創作和娛樂產業，為藝術家和設計師提供強大的創作工具，還可以在醫療成像、衛星圖像分析以及自動駕駛車輛的視覺系統中發揮重要作用。此外，RFT技術的進步也為深度學習和人工智能的其他領域提供了新的研究方向和應用可能性。

《Scaling Rectified Flow Transformers》論文不僅在理論上提出了創新的方法，也為未來AI圖像合成技術的發展和應用提供了新的視角和工具。

4.技術綜合分析

Stable Diffusion 3與Rectified Flow Transformers的技術融合

Stable Diffusion 3的出現標志著AI圖像合成技術的一個新紀元，而Rectified Flow Transformers（RFTs）的提出則進一步拓寬了這一領域的研究視野。將Stable Diffusion 3的擴散模型與RFTs的流變壓器結構相結合，可以實現更高效率和更精細控制的圖像生成過程。這種融合有望解決高分辨率圖像合成中的細節丟失問題，同時提高模型對復雜場景的理解能力。

他們提出了一種新的架構。這種架構允許圖像和文本標記之間的雙向信息流動，并結合了改進的矯正流公式來探索其可擴展性。研究表明，較低的驗證損失與通過自動化和人類評估改進的文本到圖像性能強相關。他們的最大模型在量化評估和人類偏好評級中超越了現有的開源模型和閉源模型。

在文本到圖像架構方面，模型必須考慮文本和圖像兩種模態。使用預訓練模型來派生適當的表示，然后描述擴散主干的架構。總體設置遵循LDM，用于在預訓練自編碼器的潛在空間中訓練文本到圖像模型。類似于將圖像編碼為潛在表示，也使用預訓練、凍結的文本模型對文本條件進行編碼。

圖片

圖:模型架構。級聯由*表示，按元素相乘由*表示。可以添加Q和K的RMS Norm以穩定訓練運行。最佳觀看放大。

多模態學習在圖像合成中的應用

在實驗部分，他們旨在理解哪種方法對于無模擬訓練的歸一化流是最有效的。為了比較不同方法，他們控制了優化算法、模型架構、數據集和采樣器。此外，由于不同方法的損失是不可比的，并且不一定與輸出樣本的質量相關，因此需要評估指標來比較不同方法。他們在ImageNet和CC12M數據集上訓練模型，并使用驗證損失、CLIP分數和FID在不同的采樣器設置下評估模型的訓練和EMA權重。

在結果部分，他們訓練了61種不同的公式，并包括了第三部分中的幾種變體，如線性和余弦時間表的( \epsilon )-預測和( v )-預測損失，以及不同( s )值的RF損失。他們還討論了與rf的log-SNR加權匹配的EDM時間表。多模態學習是指模型能夠處理并整合來自不同模態（如文本、圖像、聲音等）的信息。在圖像合成中，多模態學習使得模型不僅能根據文本描述生成圖像，還能理解上下文、情感和抽象概念，從而創造出更加豐富和符合用戶意圖的視覺內容。Stable Diffusion 3和RFTs的結合，為多模態學習在圖像合成中的應用提供了強大的技術支持。

未來發展趨勢和潛在挑戰

未來，我們可以預見AI圖像合成技術將繼續朝著更高的圖像質量、更快的生成速度和更強的創造力方向發展。然而，這一進程也伴隨著挑戰，包括如何確保生成內容的倫理性、如何處理和保護個人數據以及如何避免偏見和歧視。此外，計算資源的需求和環境影響也是未來發展中需要考慮的重要因素。

Stable Diffusion 3與RFTs的技術融合為AI圖像合成領域帶來了新的可能性，多模態學習的應用將進一步推動這一技術的發展。面對未來的趨勢和挑戰，行業需要不斷創新并采取負責任的態度，以實現技術的可持續發展。

結尾

Stable Diffusion 3和Rectified Flow Transformers在AI圖像合成領域的意義

Stable Diffusion 3和Rectified Flow Transformers（RFTs）代表了AI圖像合成技術的最新進展。Stable Diffusion 3通過其創新的擴散模型和Sora構架，為生成高質量、高分辨率的圖像設定了新標準。而RFTs則提出了一種新的方法，通過結合變換器架構和流模型，優化了圖像合成過程，特別是在處理大規模數據時的效率和質量。這兩項技術的發展不僅推動了圖像合成的技術邊界，也為未來的應用提供了新的可能性。

技術進步對行業的長遠影響

隨著Stable Diffusion 3和RFTs等技術的發展，我們可以預見AI圖像合成將在多個領域產生深遠的影響。從提升創意產業的生產力到改善醫療成像的質量，再到增強虛擬現實體驗的真實感，這些技術的應用潛力是巨大的。此外，開源的進步還將促進全球研究社區的協作，加速技術創新和知識共享。

對未來研究方向的展望

未來的研究將可能集中在進一步提升圖像合成技術的性能，包括生成速度的加快、圖像質量的提高以及創造力的拓展。同時，研究者們也將面臨如何確保AI生成內容的倫理性、如何保護用戶隱私以及如何減少技術對環境的影響等挑戰。在這一過程中，跨學科的合作將是關鍵，它將幫助我們在推動技術進步的同時，確保其可持續性和對社會的積極影響。

總之，Stable Diffusion 3和RFTs的發展標志著AI圖像合成技術進入了一個新的階段，這一階段不僅充滿了技術創新的激動人心的可能性，也伴隨著對未來負責任的思考和規劃。(END)

參考資料：

圖片

責任編輯：武曉燕來源：大噬元獸

AI 圖像技術