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理解 DALL·E 2, Stable Diffusion 和 Midjourney 的工作原理

作者:Baihai IDP
  • 2022-12-05
    湖北
  • 本文字数:2734 字

    阅读完需:约 9 分钟

理解DALL·E 2, Stable Diffusion和 Midjourney的工作原理

编者按:随着 AIGC 的兴起,各位小伙伴们对文生图工具 DALL-E 2、Stable Diffusion 和 Midjourney 一定并不陌生。

本期 IDP Inspiration,小白将和大家一同走进这三者背后的技术原理,一探究竟。

以下是译文,Enjoy!


作者 | Arham Islam

编译 | 岳扬



在过去的几年里,人工智能(AI)取得了极大的进展,而 AI 的新产品中有 AI 图像生成器。这是一种能够将输入的语句转换为图像的工具。文本转图像的 AI 工具有许多,但最突出的就属 DALLE 2、Stable Diffusion 和 Midjourney 了。

DALL·E 2

DALL-E 2 由 OpenAI 开发,它通过一段文本描述生成图像。其使用超过 100 亿个参数训练的 GPT-3 转化器模型,能够解释自然语言输入并生成相应的图像。



一幅描述篮球运动员灌篮的油画,具有星云爆炸的效果 - 图片由 DALLE 2 创作

Stable Diffusion

Stable Diffusion 是一个文转图的模型,其使用了 CLIP ViT-L/14 文本编码器,能够通过文本提示调整模型。它在运行时将成像过程分离成“扩散 (diffusion)”的过程——从有噪声的情况开始,逐渐改善图像,直到完全没有噪声,逐步接近所提供的文本描述。



一个可以看到埃菲尔铁塔的皮卡丘高级餐厅 - 图片由 Stable Diffusion 生成

Midjourney

Midjourney 也是一款由人工智能驱动的工具,其能够根据用户的提示生成图像。MidJourney 善于适应实际的艺术风格,创造出用户想要的任何效果组合的图像。它擅长环境效果,特别是幻想和科幻场景,看起来就像游戏的艺术效果。



夜晚的云端城堡,电影般的画面 - 图片由 Midjourney 生成

DALL-E 2 背后的技术

DALL-E 2 主要由两部分组成——将用户输入转换为图像的表示(称为 Prior),然后是将这种表示转换为实际的照片(称为 Decoder)。


Source: https://www.youtube.com/watch?v=F1X4fHzF4mQ

其中使用到的文本和图像嵌入来自另一个叫做 CLIP(对比语言-图像预训练)的网络,这也是由 OpenAI 研发的。CLIP 是一种神经网络,为输入的图像返回最佳的标题。它所做的事情与 DALL-E 2 所做的相反——它是将图像转换为文本,而 DALL-E 2 是将文本转换为图像。引入 CLIP 的目的是为了学习物体的视觉和文字表示之间的联系。



DALL-E 2 的工作是训练两个模型。第一个是 Prior,接受文本标签并创建 CLIP 图像嵌入。第二个是 Decoder,其接受 CLIP 图像嵌入并生成图像。模型训练完成之后,推理的流程如下:


  • 输入的文本被转化为使用神经网络的 CLIP 文本嵌入。

  • 使用主成分分析(Principal Component Analysis)或 PCA 降低文本嵌入的维度。

  • 使用文本嵌入创建图像嵌入。

  • 进入 Decoder 步骤后,扩散模型被用来将图像嵌入转化为图像。

  • 图像被从 64×64 放大到 256×256,最后使用卷积神经网络放大到 1024×1024。


Stable Diffusion 背后的技术

Stable Diffusion 是基于 Latent Diffusion Model(LDM)的,LDM 是一款顶尖的文转图合成技术。在了解 LDM 的工作原理之前,让我们先看看什么是扩散模型以及为什么我们需要 LDM。

扩散模型(DM)是基于 Transformer 的生成模型,它采样一段数据(例如图像)并随着时间的推移逐渐增加噪声,直到数据无法被识别。该模型尝试将图像回退到原始形式,在此过程中学习如何生成图片或其他数据。

DM 存在的问题是强大的 DM 往往要消耗大量 GPU 资源,而且由于 Sequential Evaluations,推理的成本相当高。为了使 DM 在有限的计算资源上进行训练而不影响其质量以及灵活性,DM 被应用于强大的预训练自动编码器(Pre-trained Autoencoders)。

在这样的前提下训练扩散模型,使其有可能在降低复杂性和保留数据细节之间达到一个最佳平衡点,显著提高视觉真实程度。在模型结构中引入交叉注意力层(cross attention layer),使扩散模型成为一个强大而灵活的生成器,实现基于卷积的高分辨率图像生成。

Midjourney 是如何工作的?

Midjourney 也是一个人工智能图像生成工具,它通过输入文本和参数,并使用在大量图像数据上训练出的机器学习(ML)算法来生成独一无二的图像。

Midjourney 目前只能通过其官方 Discord 上的 Discord 机器人使用。用户使用“/imagine”命令生成图像,并像其他 AI 图像生成工具一样输入命令提示。然后机器人会返回一张图片。




 DALL·E 2, Stable Diffusion 和 Midjourney 之间的比较

DALL-E 2 使用数以百万计的图片数据进行训练,其输出结果更加成熟,非常适合企业使用。当有两个以上的人物出现时,DALL-E 2 产生的图像要比 Midjourney 或 Stable Diffusion 好得多。

而 Midjourney 则是一个以其艺术风格闻名的工具。Midjourney 使用其 Discord 机器人来发送以及接收对 AI 服务器的请求,几乎所有的事情都发生在 Discord 上。由此产生的图像很少看起来像照片,它似乎更像一幅画。

Stable Diffusion 是一个开源的模型,人人都可以使用。它对当代艺术图像有比较好的理解,可以产生充满细节的艺术作品。然而它需要对复杂的 prompt 进行解释。Stable Diffusion 比较适合生成复杂的、有创意的插图。但在创作一般的图像时就显得存在些许不足。

下面的 prompt 有助于了解每种模型的相似性和差异。







References:

  • https://medium.com/mlearning-ai/dall-e2-vs-stable-diffusion-same-prompt-different-results-e795c84adc56

  • https://medium.com/geekculture/what-is-dalle-2-what-to-know-before-trying-the-groundbreaking-ai-e7a585f2edf0

  • https://stability.ai/blog/stable-diffusion-public-release

  • https://www.dexerto.com/entertainment/what-is-midjourney-new-ai-image-generator-rivals-dall-e-1864522/

  • https://medium.com/nightcafe-creator/stable-diffusion-tutorial-how-to-use-stable-diffusion-157785632eb3

  • https://interestingengineering.com/innovation/stability-ai-uses-latent-diffusion-models-to-allow-users-to-create-art-in-stable-diffusion

  • https://medium.com/augmented-startups/how-does-dall-e-2-work-e6d492a2667f

  • https://medium.com/codex/a-quick-look-under-the-hood-of-stable-diffusion-open-source-architecture-2f07fc1e729

  • https://stepico.com/blog/midjourney-as-an-artificial-intelligence-system/

  • https://www.dexerto.com/entertainment/what-is-midjourney-new-ai-image-generator-rivals-dall-e-1864522/

  • https://petapixel.com/2022/08/22/ai-image-generators-compared-side-by-side-reveals-stark-differences/

  • https://analyticsindiamag.com/stable-diffusion-vs-midjourney-vs-dall-e2/

  • https://medium.com/mlearning-ai/dall-e-2-vs-midjourney-vs-stable-diffusion-8eb9eb7d20be


原文链接:How Do DALL·E 2, Stable Diffusion, and Midjourney Work? - MarkTechPost

作者: Arham Islam


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