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机器之心报道

编辑：rome

动动嘴皮子就能生成视频的新研究来了。
你输入文字，让 AI 来生成视频，这种想法在以前只出现在人们的想象中，现在，随着技术的发展，这种功能已经实现了。
近年来，生成式人工智能在计算机视觉领域引起巨大的关注。随着扩散模型的出现，从文本 Prompt 生成高质量图像，即文本到图像的合成，已经变得非常流行和成功。
最近的研究试图通过在视频领域复用文本到图像扩散模型，将其成功扩展到文本到视频生成和编辑的任务。虽然这样的方法取得了可喜的成果，但大部分方法需要使用大量标记数据进行大量训练，这可能对许多用户来讲太过昂贵。
为了使视频生成更加廉价，Jay Zhangjie Wu 等人去年提出的 Tune-A-Video 引入了一种机制，可以将 Stable Diffusion (SD) 模型应用到视频领域。只需要调整一个视频，从而让训练工作量大大减少。虽然这比以前的方法效率提升很多，但仍需要进行优化。此外，Tune-A-Video 的生成能力仅限于 text-guided 的视频编辑应用，而从头开始合成视频仍然超出了它的能力范围。
本文中，来自 Picsart AI Resarch (PAIR) 、得克萨斯大学奥斯汀分校等机构的研究者在 zero-shot 以及无需训练的情况下，在文本到视频合成的新问题方向上向前迈进了一步，即无需任何优化或微调的情况下根据文本提示生成视频。
论文地址：https://arxiv.org/pdf/2303.13439.pdf
项目地址：https://github.com/Picsart-AI-Research/Text2Video-Zero
试用地址：https://huggingface.co/spaces/PAIR/Text2Video-Zero
下面我们看看效果如何。例如一只熊猫在冲浪；一只熊在时代广场上跳舞：
该研究还能根据目标生成动作：
此外，还能进行边缘检测：
本文提出的方法的一个关键概念是修改预训练的文本到图像模型（例如 Stable Diffusion），通过时间一致的生成来丰富它。通过建立在已经训练好的文本到图像模型的基础上，本文的方法利用它们出色的图像生成质量，增强了它们在视频领域的适用性，而无需进行额外的训练。
为了加强时间一致性，本文提出两个创新修改：（1）首先用运动信息丰富生成帧的潜在编码，以保持全局场景和背景时间一致；(2) 然后使用跨帧注意力机制来保留整个序列中前景对象的上下文、外观和身份。实验表明，这些简单的修改可以生成高质量和时间一致的视频（如图 1 所示）。
尽管其他人的工作是在大规模视频数据上进行训练，但本文的方法实现了相似甚至有时更好的性能（如图 8、9 所示）。
本文的方法不仅限于文本到视频的合成，还适用于有条件的（见图 6、5）和专门的视频生成（见图 7），以及 instruction-guided 的视频编辑，可以称其为由 Instruct-Pix2Pix 驱动的 Video Instruct-Pix2Pix（见图 9）。
方法简介
在这篇论文中，本文利用 Stable Diffusion （SD）的文本到图像合成能力来处理 zero-shot 情况下文本到视频的任务。由于需要生成视频而不是图像，SD 应该在潜在代码序列上进行操作。朴素的方法是从标准高斯分布独立采样 m 个潜在代码，即 N (0, I) ，并应用 DDIM 采样以获得相应的张量 ，其中 k = 1，…，m，然后解码以获得生成的视频序列 。 然而，如图 10 的第一行所示，这会导致完全随机的图像生成，仅共享 所描述的语义，而不具有物体 外观或运动的一致性。
为了解决这个问题，本文建议采用以下两种方法：（i）在潜在编码 之间引入运动动态，以保持全局场景的时间一致性； （ii）使用跨帧注意力机制来保留前景对象的外观和身份。 下面详细描述了本文使用的方法的每个组成部分，该方法的概述可以在图 2 中找到。
注意，为了简化符号，本文将整个潜在代码序列表示为： 。
实验
定性结果
Text2Video-Zero 的所有应用都表明它成功生成了视频，其中全局场景和背景具有时间一致性，前景对象的上下文、外观和身份在整个序列中得到了保持。
在文本转视频的情况下，可以观察到它生成与文本提示良好对齐的高质量视频（见图 3）。例如，绘制的熊猫可以自然地在街上行走。同样，使用额外的边缘或姿势指导 (见图 5、图 6 和图 7)，生成了与 Prompt 和指导相匹配的高质量视频，显示出良好的时间一致性和身份保持。
在 Video Instruct-Pix2Pix（见图 1）的情况下，生成的视频相对于输入视频具有高保真，同时严格遵循指令。
与 Baseline 比较
本文将其方法与两个公开可用的 baseline 进行比较：CogVideo 和 Tune-A-Video。由于 CogVideo 是一种文本到视频的方法，本文在纯文本引导的视频合成场景中与它进行了比较；使用 Video Instruct-Pix2Pix 与 Tune-A-Video 进行比较。
为了进行定量对比，本文使用 CLIP 分数对模型评估，CLIP 分数表示视频文本对齐程度。通过随机获取 CogVideo 生成的 25 个视频，并根据本文的方法使用相同的提示合成相应的视频。本文的方法和 CogVideo 的 CLIP 分数分别为 31.19 和 29.63。因此，本文的方法略优于 CogVideo，尽管后者有 94 亿个参数并且需要对视频进行大规模训练。
图 8 展示了本文提出的方法的几个结果，并提供了与 CogVideo 的定性比较。这两种方法在整个序列中都显示出良好的时间一致性，保留了对象的身份以及背景。本文的方法显示出更好的文本 - 视频对齐能力。例如，本文的方法在图 8 (b) 中正确生成了一个人在阳光下骑自行车的视频，而 CogVideo 将背景设置为月光。同样在图 8 (a) 中，本文的方法正确地显示了一个人在雪地里奔跑，而 CogVideo 生成的视频中雪地和奔跑的人是看不清楚的。
Video Instruct-Pix2Pix 的定性结果以及与 per-frame Instruct-Pix2Pix 和 Tune-AVideo 在视觉上的比较如图 9 所示。虽然 Instruct-Pix2Pix 每帧显示出良好的编辑性能，但它缺乏时间一致性。这在描绘滑雪者的视频中尤其明显，视频中的雪和天空使用不同的样式和颜色绘制。使用 Video Instruct-Pix2Pix 方法解决了这些问题，从而在整个序列中实现了时间上一致的视频编辑。
虽然 Tune-A-Video 创建了时间一致的视频生成，但与本文的方法相比，它与指令指导的一致性较差，难以创建本地编辑，并丢失了输入序列的细节。当看到图 9 左侧中描绘的舞者视频的编辑时，这一点变得显而易见。与 Tune-A-Video 相比，本文的方法将整件衣服画得更亮，同时更好地保留了背景，例如舞者身后的墙几乎保持不变。Tune-A-Video 绘制了一堵经过严重变形的墙。此外，本文的方法更忠实于输入细节，例如，与 Tune-A-Video 相比，Video Instruction-Pix2Pix 使用所提供的姿势绘制舞者（图 9 左），并显示输入视频中出现的所有滑雪人员（如图 9 右侧的最后一帧所示）。Tune-A-Video 的所有上述弱点也可以在图 23、24 中观察到。

©THE END

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