PAPER READING · arxiv2407.08674v1 ·2024-07-11·14页含附录

Still-Moving

先用可移除的Motion Adapter冻结运动,再让Spatial Adapter适配图像定制权重

Hila Chefer · Shiran Zada · Roni Paiss · Ariel Ephrat · Omer Tov · Michael Rubinstein · Lior Wolf · Tali Dekel · Tomer Michaeli · Inbar Mosseri

01 · 只定制图像,怎样仍生成会动的视频

把DreamBooth或StyleDrop定制好的图像权重直接塞进视频模型,常导致身份丢失、风格不准或视频伪影。Still-Moving把问题视为定制空间特征与预训练时间层之间的分布失配,用小型Spatial Adapter对齐它们;训练只需定制静态图,但还要设法避免把视频模型教成不动。

原 Figure 1:个性化、风格化与ControlNet三类任务
原 Figure 1 · 个性化、风格化与ControlNet三类任务 · 原论文来源
先训练一个可开关的Motion Adapter,让原视频模型在开关开启时擅长生成静止重复帧。再开启它,用定制静态图训练Spatial Adapter。最终关掉/移除Motion Adapter,留下定制图像权重和Spatial Adapter,让原有运动先验重新发挥作用。

标题是“无需定制对象/风格的视频”,不是“全程不用任何视频”。Motion Adapter预训练和prior preservation都使用普通视频;只是不要求目标角色或风格已有动态数据。它也不保证恢复真实对象会怎样运动,只是借用视频模型的生成先验。

固定来源:用户v1,2024-07-11,14页含附录A–C · 官方项目 · 官方补充视频页面。静态图可以辅助理解方法,但本次没有播放视频做视觉验收。

02 · 作者、正式发表与适用模型

十位作者按原文顺序为Hila Chefer、Shiran Zada、Roni Paiss、Ariel Ephrat、Omer Tov、Michael Rubinstein、Lior Wolf、Tali Dekel、Tomer Michaeli、Inbar Mosseri。机构包括Google DeepMind、Tel Aviv University、Weizmann、Technion,第一作者在Google实习时完成工作。脚注的星号表示core technical contribution,并非通讯作者标记;原笔记Inbar Mosseri的通讯作者unverified保持。

作者机构出版记录确认ACM TOG43(6)、Article244、2024,DOI10.1145/3687945。原笔记仍是arXiv信息,本次仅追加建议。以下实验数值来自固定v1,不静默替换为正式版。

框架要求视频模型由某个T2I骨干“inflation”而来,并能注入同源定制T2I权重。实际展示Lumiere/Imagen和AnimateDiff/StableDiffusion。它不是对任意不可分解视频模型都已验证的通用黑盒接口;需要内部权重、特征位置和可训练adapter接入。

03 · 为什么直接替换和静态训练都不够

原 Figure 2:直接替换T2I权重的失配
原 Figure 2 · 直接替换T2I权重的失配 · 原论文来源

预训练视频模型 \(V\) 由图像模型 \(M\) 与时间模块构成。定制得到 \(M'\) 后,其输出激活分布可能变化,原时间层是在 \(M\) 的分布上学到的,因此“形状对得上”不等于“语义统计兼容”。直接weight injection会放大失配,权重插值则以牺牲定制保真换取靠近原模型。

最直接的纠正方案是用目标视频训练,但这正是缺少的数据。把定制图片复制F次当视频虽然有身份/风格监督,却会把“所有帧相同”这个伪运动分布教给模型。Motion Adapter让冻结模式成为可拆卸的分支,Spatial Adapter只需在这个临时模式下学对齐。

它不同于简单屏蔽temporal layers做图像微调:后者根本没有让定制图像损失经过完整视频前向,因而无法有效适配空间–时间接口。Still-Moving保留视频计算路径,只调整小规模参数;冻结权重不代表切断通过它们的梯度。

原 Figure 3:Motion Adapter与Spatial Adapter两阶段训练
原 Figure 3 · Motion Adapter与Spatial Adapter两阶段训练 · 原论文来源

04 · Temporal attention 的张量解释

原输入为 \(X\in\mathbb R^{F\times H\times W\times C}\),其中F帧数,H/W是当前特征分辨率,C是中间特征通道数,不是总等于RGB3。重排后为 \((HW)\times F\times C\),每个空间位置是一条跨帧“针”。

\[Q=XW_Q,\quad K=XW_K,\quad V_a=XW_V,\qquad Q,K,V_a\in\mathbb R^{HW\times F\times d_k}.\]
\[A=\operatorname{softmax}\left(\frac{QK^\top}{\sqrt{d_k}}\right)\in\mathbb R^{HW\times F\times F},\qquad Y=AV_a.\]

对应原Eq.1/2,这里以 \(V_a\) 区分value张量与整视频模型V。时间注意力在每个位置的帧维交互,不是将全部 \(FHW\) 个token做同一种全局注意力。这是所用inflated架构的机制,不代表所有现代视频Transformer都如此。

Motion Adapter放在temporal Q/K/V投影上,因为这些权重直接参与帧间信息交换。Spatial Adapter则作用在定制空间层之后,对接预训练时间层;两者位置、训练目标和测试时保留策略均不同。

05 · Stage I:训练可移除的冻结开关

\[\tilde W=W+\alpha A_t^{W,\mathrm{down}}A_t^{W,\mathrm{up}},\quad W\in\{W_Q,W_K,W_V\}.\]

原Eq.3中down矩阵 \(C\times r\)、up矩阵 \(r\times d_k\),一个随机初始化、另一个零初始化,初始增量为零。冻结原视频模型,仅训练这些LoRA增量;每个普通训练视频随机抽一帧,复制F次,加扩散噪声后做去噪训练,\(\alpha=1\)。

训练结束,\(\alpha=1\)让模型倾向生成静止视频,\(\alpha=0\)让该增量失效,恢复底座时间模块行为。该Motion Adapter在未定制视频模型上训练一次,可供不同定制主题重复使用,并非每来一个新角色都重新从零学习冻结器。

原 Figure 12:motion scale为1/0/−1的经验效果
原 Figure 12 · motion scale为1/0/−1的经验效果 · 原论文来源

负alpha(例如−1)在作者示例中增加运动,是经验性外推,非严格线性运动强度控制,也没有保证任意负值都安全稳定。普通最终生成关闭Motion Adapter;保留负scale是额外可选控制,不是默认算法必需步骤。

开启/关闭alpha是控制Motion Adapter贡献,不等于决定哪些权重可训练。参数是否冻结由训练设置决定;不要把原笔记“alpha控制训练什么”当作精确实现描述。

06 · Stage II:适配定制激活,保留泛化

\[\operatorname{Adapter}(X)=X\bigl(I+A_s^{\mathrm{down}}A_s^{\mathrm{up}}\bigr),\quad A_s^{\mathrm{down}}\in\mathbb R^{C\times r},\ A_s^{\mathrm{up}}\in\mathbb R^{r\times C}.\]

原Eq.4是identity加低秩线性残差。将它加在每个注入的定制T2I层之后,down随机、up零初始化。初始adapter不改变激活,但已注入的M'仍然是定制权重,不能说整个网络因此回到原始未定制V。

训练数据流Motion scale目的
M'生成的定制静态图,复制成frozen videoα=1学习目标身份/风格的空间–时间接口,不逼底座学静止
40个普通真实视频α=0prior preservation,维持一般视频能力和运动

只优化Spatial Adapter,原视频/定制空间权重和已训练Motion Adapter保持冻结,但梯度穿过完整模型到达adapter。数据流在同一适配阶段结合,不是先拿图片训练一次、再对“用户要编辑的视频”训练一次。普通视频是保持先验,不需要与目标角色匹配,也不是ControlNet输入。

可概括训练为两类去噪loss的混合 \(\mathcal L_s=\mathcal L_{\mathrm{custom},\alpha=1}+\lambda\mathcal L_{\mathrm{prior},\alpha=0}\),这是解释性符号;原文未在已给设置中列出明确lambda,不能擅填1。推理通常 \(\alpha=0\),仍保留M'和Spatial Adapter,因此恢复的是可用运动先验,不保证完整输出与原V逐样本相同。

07 · 两个底座的完整实现设置

设置Lumiere / ImagenAnimateDiff / StableDiffusion
硬件8张TPU-v5单A10040GB
学习率1e−42e−5
batch81
Motion训练步20004000
Motion普通视频1600,Lumiere训练集2000,WebVid evaluation数据
Spatial训练步最多500最多600
Spatial先验视频40个随机训练集视频40个WebVid视频
Motion rank44
Spatial rank464
noise offset.01.1

noise offset跨帧复制,帮助非常亮/暗参考。Motion训练应足够短,避免改变原视频模型的帧分布太多;不是训得越久越好。两底座Spatial rank不同,说明“轻量”不是统一固定参数量;正文未列每套adapter确切总参数数、训练墙钟时间和完整采样超参,不编造。

Motion阶段从视频抽静帧,Spatial阶段用生成静图与真实动态视频;这再次说明无需目标定制视频,而不是无需任何动态训练先验。Lumiere数据与底座可获得性限制公开完整复现,AnimateDiff路径也需要精确版本和训练实现。

08 · ControlNet 是额外的结构条件分支

原 Figure 5:ControlNet条件下的个性化/风格化
原 Figure 5 · ControlNet条件下的个性化/风格化 · 原论文来源

把预训练ControlNet分支加入Lumiere的时间层,再在视频上训练其空间ControlNet层,逐帧提取结构条件,得到能插入Lumiere的视频ControlNet。此步骤本身使用视频,并非Spatial Adapter训练中的40个prior样本就自动完成。

在需要结构可适应的生成中,只在前半段去噪使用ControlNet,并乘.5减弱约束。介绍段泛称depth或canny,实际论文结果说明采用depth或HED edges,同一种主体/风格保持一致的condition类型,不应把所有边图都叫Canny。

此时才有“驾驶视频/输入视频”控制结构。普通个性化和风格化生成没有必须提供源视频的要求。作者示例中输出可加入风格相关滴落/飞溅运动,说明结构控制不是逐帧像素完全复制;因此也不能保证输入动作或几何被精确保持。

09 · 定性结果与对照各自回答什么

原 Figure 4:Lumiere个性化与风格化结果
原 Figure 4 · Lumiere个性化与风格化结果 · 原论文来源
原 Figure 6:权重插值与interleaving定性比较
原 Figure 6 · 权重插值与interleaving定性比较 · 原论文来源
基线操作典型不足
Injection直接换T2I定制权重空间/时间特征失配
Interpolation原始与定制T2I权重插值减轻失配同时削弱目标身份/风格
Interleaving定制图训练时禁用时间层,普通视频时启用时间层目标定制loss未经过完整时间路径
Still-Moving冻结开关下训练低秩Spatial Adapter依赖底座及定制图像模型质量

作者展示水彩飞溅、金色滴落、真实或动画角色的动作,主张空间先验和视频运动先验协同。这里不能根据静态帧自行确认运动真实与流畅;本页原图保留作者证据,动态检查应在官方视频和后续本地验收中完成。

原 Figure 13:AnimateDiff上的迁移结果
原 Figure 13 · AnimateDiff上的迁移结果 · 原论文来源

AnimateDiff定性示例表明直接注入对细致定制也会失效,而不是所有AnimateDiff自带权重替换都完美。主表和大部分定量评价集中在给定评价流程,不将两个底座的全部性能混成统一数字。

10 · 完整定量表与显著性边界

原 Table 1

Personalization Stylization
Method CLIP-I CLIP-T CLIP-I CLIP-T
Injection 0.680 \(\pm\) 0.018 0.236 \(\pm\) 0.007 0.670 \(\pm\) 0.013 0.211 \(\pm\) 0.007
Interpolation 0.724 \(\pm\) 0.009 0.320 \(\pm\) 0.006 0.664 \(\pm\) 0.008 0.259 \(\pm\) 0.005
Interleaving 0.717 \(\pm\) 0.011 0.324 \(\pm\) 0.006 0.642 \(\pm\) 0.011 0.275 \(\pm\) 0.008
Ours 0.772 \(\pm\) 0.007 0.325 \(\pm\) 0.004 0.673 \(\pm\) 0.01 0.297 \(\pm\) 0.005

原表来源

CLIP-I测生成帧与参考的相似度,CLIP-T测帧与文字的相似度,均越高越好。表中±是作者称为standard error of mean的SEM(正文缩写写SME),不是标准差。个性化CLIP-I从最强基线.724到.772,风格CLIP-T从.275到.297,有清楚的均值增益。

但个性化CLIP-T为.325±.004对interleaving .324±.006,风格CLIP-I为.673±.010对injection .670±.013,差值很小。作者称所有指标均统计显著,仅凭这张SEM表无法独立验证,需要配对原始数据、样本层级和检验方法。误差条重叠本身也不是否定配对显著性的充分证据,因此本精读不擅自宣布结论错误,只限制可证实范围。

原 Figure 7:CLIP结果及用户偏好图
原 Figure 7 · CLIP结果及用户偏好图 · 原论文来源

评价数据为5个个性化对象加5种风格,共10项,每项10条不同prompt,用相同seed比较,故每方法100段视频,不是10个对象外加10种风格。真实角色、玩具/风格化角色、矢量风格和细节丰富风格都有覆盖,但规模仍小,不能代表任意对象。

重复一张高质量图也能得到很高CLIP-I/T,所以这两项无法证明模型会动,亦不能作为时间一致性或运动自然性的度量。本文用用户研究补充,而非声称CLIP已经解决运动评估。

11 · 用户研究与三个消融

31位参与者,每人20次成对视频比较,每次回答三题:参考忠实、文字匹配、运动质量。总计 \(31\times20\times3=1860\) 票,属于620次比较的三个评价维度,并非1860名独立参与者。比较对保持同一prompt/seed,随机展示本方法和一个baseline。Figure7(c)(d)显示各项偏好,但正文未给完整逐格数值,本次保留原图、不从像素高度伪造精确百分比。

论文未在固定稿提供完整参与者属性、配对投票数据、排除策略、多重比较处理和时间指标基准。偏好支持这些例子更受欢迎,不等于准确恢复物理运动。重复参与者/多个相似视频之间的依赖在重分析时应考虑。

原 Figure 8:去除Motion、Spatial、prior preservation的消融
原 Figure 8 · 去除Motion、Spatial、prior preservation的消融 · 原论文来源

消融主要定性,没有逐项CLIP/运动数值表和方差,因此不把三个因素的贡献写成确定百分比。

12 · 附录评价数据与完整20类prompt

原 Figure 11:五个主体加五种风格的评价数据
原 Figure 11 · 五个主体加五种风格的评价数据 · 原论文来源

个性化prompt由LLM建议,风格prompt取自Lumiere以利比较;稀有token[V*]与类别[c]组成主体描述,风格以[s]占位。本表将原20条任务内容完整列出为中文含义,模板标记保留,便于核对覆盖而不声称生成过新实验。

序号个性化:A [V*] [c] …风格化:… in [s] style
1驾驶赛车熊欢快地旋转
2探索花园蝴蝶在花间飞舞
3举行茶会狗行走
4在天空飞翔有雄壮鬃毛的狮子
5在巴黎海豚跃出水面
6从毯子堡垒中探头企鹅跳舞
7骑彩色自行车穿过晴朗公园考拉吃桉树叶
8在秋叶堆中愉快行走有雄壮鬃毛的狮子咆哮
9戴漂亮帽子,显得可爱猫头鹰栖在树枝上
10戴墨镜,显得很酷一家鸭子在池塘游泳
原 Figure 9:固定单seed未精选样本
原 Figure 9 · 固定单seed未精选样本 · 原论文来源

Figure9是单固定seed、无手工挑选的风格样例,和其它精选展示应区分。该未精选集合仍不等于多个seed、所有prompt的随机抽样评估。

13 · 局限、原笔记更正与复现状态

原 Figure 10:身份不准与背景过拟合失败
原 Figure 10 · 身份不准与背景过拟合失败 · 原论文来源

如果M'没有学好目标身份,或者把背景一起记住,视频适配也会继承这些问题。Spatial Adapter不是能纠正任何图像定制错误的万能解;底座运动、文本理解、时长/分辨率同样限制结果。

原笔记易混点新增澄清
C是color channel时间注意力输入是中间feature,C不固定为3
alpha决定训练哪些层alpha缩放Motion LoRA贡献,requires-grad/优化器决定可训练参数
Spatial两个步骤分别用图片和待编辑视频同一阶段两数据流:定制重复帧与普通prior视频,后者不是用户输入编辑视频
不需要视频不需customized video,但需通用Motion/先验视频和已预训练T2V
去Motion Adapter恢复原模型只撤销冻结运动增量,定制T2I与Spatial Adapter仍在

官方项目和补充页面主要展示方法与视频,本次未找到可核实的完整官方训练代码/权重发布,不对第三方同名实现进行模型一致性背书。Lumiere内部底座与训练视频也不是给出公开实现就自动可得。这里只完成论文/一手来源审阅,没有训练、推理或视频运动质量实测。

身份定制可能用于合成误导内容,作者也讨论检测偏差和恶意使用;实际产品需要取得参考资产授权和合成标识。这里讨论的是论文技术,不把动画示例解释为真实人物行为。

14 · 对PMG和条件模块组合的启发

以下是研究设想,不是原论文实验。

  1. 把强图像材质先验接到多视角/动画系统时,先研究模块接口的特征分布失配,别假定同层shape相同就能直接换权重。
  2. 可拆卸“训练模式”adapter可隔离不完整监督的副作用,例如静态外观与动态行为;需要独立验证退出该模式后目标能力是否恢复。
  3. 将全网fine-tune与低秩adapter在相同预算下比较,测身份/材质保持、运动或光照变化能力与背景多样性。
  4. 图像相似度无法评估时序或物理行为,需添加任务对应的跨帧/跨光照指标和盲评。
  5. 评估要同时保留定制失败、先验继承错误与采样随机性,不只展示好看的角色动作。

15 · 最终记忆点与交付边界