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当前最强国产Sora!清华团队突破16秒长视频,懂多镜头语言,会模拟物理规律

你说箱子里要装满钻石,于是箱子被钻石填满,比实拍还要耀眼。这样的技能,哪个剧组不喜欢?

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这是前段时间 Adobe 旗下的视频剪辑软件 Premiere Pro 所呈现的「魔法」。该软件通过引入 Sora、Runway、Pika 等 AI 视频工具,实现在视频中添加物体、消除物体以及生成视频片段等能力,这被视为视频领域的再一次技术革新。

从 2 月份 Sora 席卷全球到如今 Adobe 再施魔法,海外热火朝天。相比之下,国内在视频领域,尤其是长视频生成方向还处于「等待」状态。在过去的两个月里,我们已经听到了一些宣称追赶 Sora 的声音,但是目前还没有看到国内取得明显进展。但今天生数科技刚刚发布的这支短片,让我们看到了不少惊喜。

这是生数科技联合清华大学最新发布的视频大模型「Vidu」所官宣的视频。可以看出,它生成的视频不再是持续几秒的「GIF」,而是达到了十几秒(最长可以达到 16 秒左右)。当然更令人惊喜的是,「Vidu」画面效果非常接近 Sora,在多镜头语言、时间和空间一致性、遵循物理规律等方面表现都非常出色,而且还能虚构出真实世界不存在的超现实主义画面,这是当前的视频生成模型难以实现的。在短短两个月的时间,生数科技能实现到这般效果,着实令人惊喜。

国内首个全面对标 Sora 的视频模型

自 Sora 发布之后,「国产 Sora」的争夺战就打响了。但当行业都聚焦于「长」这一特性时,却都忽略了 Sora 的背后其实是综合效果的提升,例如长时序下的一致性、真实度、美观性等等。

从综合效果看,「Vidu」是首个也是唯一在效果层面全面对标 Sora 的视频模型,不仅仅在国内,在全球范围,也是继 Sora 之后首个完成突破的视频模型。从具体效果,可以显著看到几处明显的优势:

给视频注入「镜头语言」

在视频制作中有个非常重要的概念 —— 镜头语言。它是通过画面来表达故事情节、揭示角色心理、营造氛围以及引导观众情感的主要方式。不同的镜头选择、角度、运动和组合将极大地影响叙事的效果和观众的感受。

现有 AI 生成的视频,能够明显地感觉到镜头语言的单调,镜头的运动局限于轻微幅度的推、拉、移等简单镜头。其背后的主要原因是,现有的视频内容生成大多是先通过生成单帧画面,再做连续的前后帧预测,但主流的技术路径,很难做到长时序的连贯预测,只能做到小幅的动态预测。

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                         Runway 在去年 7 月份生成的科幻电影预告片《Trailer: Genesis》(《创世纪》)。

「Vidu」则突破了这些局限。在一个「海边小屋」为主题的片段中,我们可以看到,「Vidu」一次生成的一段片段中涉及多个镜头,画面既有小屋的近景特写,也有望向海面的远眺,整体看下来有种从屋内到走廊再到栏杆边赏景的叙事感。可以看出,「Vidu」能够围绕统一主体在一段画面里实现远景、近景、中景、特写等不同镜头的切换。

提示:在一个古色古香的海边小屋里,阳光沐浴着房间,镜头缓慢过渡到一个阳台,俯瞰着宁静的大海,最后镜头定格在漂浮着大海、帆船和倒影般的云彩。(生数旗下 PixWeaver 产品官网放出的完整视频片段)

此外,从短片中的多个片段能看到,「Vidu」能直接生成转场、追焦、长镜头等效果,包括能够生成影视级的镜头画面,给视频注入镜头语言,提升画面的整体叙事感。

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保持时间和空间的一致性

视频画面的连贯和流畅性至关重要,这背后其实是人物和场景的时空一致性,比如人物在空间中的运动始终保持一致,场景也不能在没有任何转场的情况下突变。而这一点 AI 很难实现,尤其时长一长,AI 生成的视频将出现叙事断裂、视觉不连贯、逻辑错误等问题, 这些问题会严重影响视频的真实感和观赏性。

「Vidu」在一定程度上克服了这些问题。从它生成的一段「带珍珠耳环的猫」的视频中可以看到,随着镜头的移动,作为画面主体的猫在 3D 空间下一直保持着表情、服饰的一致,视频整体上非常连贯、流畅,保持了很好的时间、空间一致性。

提示:这是一只蓝眼睛的橙色猫的肖像,慢慢地旋转,灵感来自维米尔的《戴珍珠耳环的少女》,画面上戴着珍珠耳环,棕色头发像荷兰帽一样,黑色背景,工作室灯光。(生数旗下 PixWeaver 产品官网放出的完整视频片段)

模拟真实物理世界

Sora 令人惊艳的一大特点,就是能够模拟真实物理世界的运动,例如物体的移动和相互作用。其中 Sora 发布过的一个经典案例 ——「一辆老式 SUV 行驶在山坡上」的画面,非常好地模拟了轮胎扬起的灰尘、树林中的光影以及车行驶过程中的阴影变化。在同样的提示词下,「Vidu」与 Sora 生成效果高度接近,灰尘、光影等细节与人类在真实物理世界中的体验非常接近。提示:镜头跟随一辆带有黑色车顶行李架的白色老式 SUV,它在陡峭的山坡上一条被松树环绕的陡峭土路上加速行驶,轮胎扬起灰尘,阳光照射在 SUV 上,给整个场景投射出温暖的光芒。土路缓缓地蜿蜒延伸至远方,看不到其他汽车或车辆。道路两旁都是红杉树,零星散落着一片片绿意。从后面看,这辆车轻松地沿着曲线行驶,看起来就像是在崎岖的地形上行驶。土路周围是陡峭的丘陵和山脉,上面是清澈的蓝天和缕缕云彩。(生数旗下 PixWeaver 产品官网放出的完整视频片段)                              Sora的生成效果。

当然在「带有黑色车顶行李架」的局部细节上,「Vidu」没能生成出来。但瑕不掩瑜,它的整体效果已高度接近真实世界。

丰富的想象力

与实景拍摄相比,用 AI 生成视频有一个很大的优势 —— 它可以生成现实世界中不存在的画面。以往,这些画面往往要花费很大的人力、物力去搭建或做成特效,但是 AI 短时间就可以自动生成了。

比如在下面这个场景中,「帆船」、「海浪」罕见地出现在了画室里,而且海浪与帆船的交互动态非常自然。

                            提示:画室里的一艘船驶向镜头。(生数旗下 PixWeaver 产品官网放出的完整视频片段)

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短片中的「鱼缸女孩」的片段也是奇幻但又具有一定的合理感。这种能够虚构真实世界不存在的画面的能力,对于创作超现实主义内容非常有帮助,不仅可以激发创作者的灵感,提供新颖的视觉体验,还能拓宽艺术表达的边界,带来更加丰富和多元化的内容形式。

理解中国元素

除了以上四方面的特点外,我们从「Vidu」放出的短片中还看到了一些不一样的惊喜,「Vidu」能够生成特有中国元素的画面,比如熊猫、龙、宫殿场景等。

提示:在宁静的湖边,一只熊猫热切地弹着吉他,让整个环境变得活跃起来。晴朗天空下平静的水面倒映着这一场景,以生动的全景镜头捕捉到,将现实主义与大熊猫活泼的精神融为一体,创造出活力与平静的和谐融合。(生数旗下 PixWeaver 产品官网放出的完整视频片段)

两个月快速突破,背后是怎么做到的?

「Vidu」背后的研发团队生数科技是国内多模态大模型方向的创业团队,核心成员来自清华大学人工智能研究院,团队专注于图像、3D、视频等多模态生成领域。

在今年 1 月份,生数科技在旗下视觉创意设计平台 PixWeaver 就上线了短视频生成功能,支持 4 秒高美学性的短视频内容。2 月份 Sora 推出后,据悉,生数科技内部成立了正式的攻坚小组,加快了原本视频方向的研发进度,3 月份内部就实现了 8 秒的视频生成,紧接着 4 月份就突破了 16 秒生成,生成质量与时长全方面取得突破。

众所周知,Sora 并没有公布太多的技术细节,能在这么短的时间内取得突破,背后核心是团队深厚的技术积累和诸多从 0 到 1 的原创成果,尤其是在最核心的技术架构层面。

「Vidu」底层基于完全自研的 U-ViT 架构,该架构由团队在 2022 年 9 月提出,早于 Sora 采用的 DiT 架构,是全球首个 Diffusion 和 Transformer 融合的架构

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在 DiT 论文发布两个月前,清华大学朱军团队提交了一篇论文 ——《All are Worth Words: A ViT Backbone for Diffusion Models》。这篇论文提出了用 Transformer 替代基于 CNN 的 U-Net 的网络架构 U-ViT。这是「Vidu」最重要的技术基础。

在技术路线上,「Vidu」采用了和 Sora 完全一致的 Diffusion 和 Transformer 融合的架构。不同于采用插帧的多步骤处理方式来达到长视频的生成,「Vidu」采用的是和 Sora 一致的路线,即通过单一步骤直接生成高质量的视频。从底层来看,这是一种「一步到位」的实现方法,基于单一模型完全端到端生成,不涉及中间的插帧和其他多步骤的处理,文本到视频的转换是直接且连续的。

另外基于 U-ViT 架构,2023 年 3 月,团队在开源的大规模图文数据集 LAION-5B 上训练了 10 亿参数量的多模态模型 ——UniDiffuser,并将其开源(参见《清华朱军团队开源首个基于 Transformer 的多模态扩散大模型,文图互生、改写全拿下》)。

UniDiffuser 主要擅长图文任务,能支持图文模态间的任意生成和转换。UniDiffuser 的实现有一项重要的价值 —— 首次验证了融合架构在大规模训练任务中的可扩展性(Scaling Law),相当于将 U-ViT 架构在大规模训练任务中的所有环节流程都跑通。值得一提的,UniDiffuser 比同样 DiT 架构的图文模型 Stable Diffusion 3 的提出领先了一年。

这些在图文任务中积累的工程经验为视频模型的研发打下了基础。因为视频本质上是图像的流,相当于是图像在时间轴上做了一个扩增。因此,在图文任务上取得的成果往往能够在视频任务中得到复用。Sora 就是这么做的:它采用了 DALL・E 3 的重标注技术,通过为视觉训练数据生成详细的描述,使模型能够更加准确地遵循用户的文本指令生成视频。这种效应也必然会发生在「Vidu」上面。

根据此前的消息推测,「Vidu」也复用了生数科技在图文任务的很多经验,包括训练加速、并行化训练、低显存训练等等,从而快速跑通了训练流程。据悉,他们通过视频数据压缩技术降低输入数据的序列维度,同时采用自研的分布式训练框架,在保证计算精度的同时,通信效率提升 1 倍,显存开销降低 80%,训练速度累计提升 40 倍。

从图任务的统一到融合视频能力,「Vidu」可被视为一款通用视觉模型,能够支持生成更加多样化、更长时长的视频内容。官方也透露,「Vidu」目前还在加速迭代提升。面向未来,「Vidu」灵活的模型架构也将能够兼容更广泛的多模态能力。

来自清华系的精干团队

最后,再聊下「Vidu」背后的团队 —— 生数科技,这是一支清华背景的精干团队。

生数科技的核心团队来自清华大学人工智能研究院。首席科学家由清华人工智能研究院副院长朱军担任;CEO 唐家渝本硕就读于清华大学计算机系,是 THUNLP 组成员;CTO 鲍凡则是清华大学计算机系博士生、朱军教授的课题组成员,长期关注扩散模型领域研究,U-ViT 和 UniDiffuser 两项工作均是由他主导完成的。

团队从事生成式人工智能和贝叶斯机器学习的研究已有 20 余年,在深度生成模型突破的早期就开展了深入研究。在扩散模型方面,团队于国内率先开启了该方向的研究,成果涉及骨干网络、高速推理算法、大规模训练等全栈技术方向。

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团队于 ICML、NeurIPS、ICLR 等人工智能顶会发表多模态领域相关论文近 30 篇,其中提出的免训练推理算法 Analytic-DPM、DPM-Solver 等突破性成果,获得 ICLR 杰出论文奖,并被 OpenAI、苹果、Stability.ai 等国外前沿机构采用,应用于 DALL・E 2、Stable Diffusion 等明星项目中。

自 2023 年成立以来,团队已获得蚂蚁集团、启明创投、BV 百度风投、字节系锦秋基金等多家知名产业机构的认可,完成数亿元融资。据悉,生数科技是目前国内在多模态大模型赛道估值最高的创业团队。此次「Vidu」的推出,是生数科技在多模态原生大模型领域的再一次创新和领先。

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产业Vidu视频大模型生数科技
相关数据
清华大学机构

清华大学(Tsinghua University),简称“清华”,由中华人民共和国教育部直属,中央直管副部级建制,位列“211工程”、“985工程”、“世界一流大学和一流学科”,入选“基础学科拔尖学生培养试验计划”、“高等学校创新能力提升计划”、“高等学校学科创新引智计划”,为九校联盟、中国大学校长联谊会、东亚研究型大学协会、亚洲大学联盟、环太平洋大学联盟、清华—剑桥—MIT低碳大学联盟成员,被誉为“红色工程师的摇篮”。 清华大学的前身清华学堂始建于1911年,因水木清华而得名,是清政府设立的留美预备学校,其建校的资金源于1908年美国退还的部分庚子赔款。1912年更名为清华学校。1928年更名为国立清华大学。1937年抗日战争全面爆发后南迁长沙,与北京大学、南开大学组建国立长沙临时大学,1938年迁至昆明改名为国立西南联合大学。1946年迁回清华园。1949年中华人民共和国成立,清华大学进入了新的发展阶段。1952年全国高等学校院系调整后成为多科性工业大学。1978年以来逐步恢复和发展为综合性的研究型大学。

http://www.tsinghua.edu.cn/
相关技术
朱军人物

朱军,清华大学计算机系长聘副教授、卡内基梅隆大学兼职教授。2001 到 2009 年获清华大学计算机学士和博士学位,之后在卡内基梅隆大学做博士后,2011 年回清华任教。主要从事人工智能基础理论、高效算法及相关应用研究,在国际重要期刊与会议发表学术论文百余篇。担任人工智能顶级杂志 IEEE TPAMI 和 AI 的编委、《自动化学报》编委,担任机器学习国际大会 ICML2014 地区联合主席, ICML (2014-2018)、NIPS (2013, 2015, 2018)、UAI (2014-2018)、IJCAI(2015,2017)、AAAI(2016-2018)等国际会议的领域主席。获 CCF 自然科学一等奖、CCF 青年科学家奖、国家优秀青年基金、中创软件人才奖、北京市优秀青年人才奖等,入选国家「万人计划」青年拔尖人才、MIT TR35 中国区先锋者、IEEE Intelligent Systems 杂志评选的「AI's 10 to Watch」(人工智能青年十杰)、及清华大学 221 基础研究人才计划。

机器学习技术

机器学习是人工智能的一个分支,是一门多领域交叉学科,涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、计算复杂性理论等多门学科。机器学习理论主要是设计和分析一些让计算机可以自动“学习”的算法。因为学习算法中涉及了大量的统计学理论,机器学习与推断统计学联系尤为密切,也被称为统计学习理论。算法设计方面,机器学习理论关注可以实现的,行之有效的学习算法。

人工智能技术

在学术研究领域,人工智能通常指能够感知周围环境并采取行动以实现最优的可能结果的智能体(intelligent agent)

参数技术

在数学和统计学裡,参数(英语:parameter)是使用通用变量来建立函数和变量之间关系(当这种关系很难用方程来阐述时)的一个数量。

数据压缩技术

数据压缩是指在不丢失有用信息的前提下,缩减数据量以减少存储空间,提高其传输、存储和处理效率,或按照一定的算法对数据进行重新组织,减少数据的冗余和存储的空间的一种技术方法。数据压缩包括有损压缩和无损压缩。在计算机科学和信息论中,数据压缩或者源编码是按照特定的编码机制用比未经编码少的数据位元(或者其它信息相关的单位)表示信息的过程。

深度生成模型技术

深度生成模型基本都是以某种方式寻找并表达(多变量)数据的概率分布。有基于无向图模型(马尔可夫模型)的联合概率分布模型,另外就是基于有向图模型(贝叶斯模型)的条件概率分布。前者的模型是构建隐含层(latent)和显示层(visible)的联合概率,然后去采样。基于有向图的则是寻找latent和visible之间的条件概率分布,也就是给定一个随机采样的隐含层,模型可以生成数据。 生成模型的训练是一个非监督过程,输入只需要无标签的数据。除了可以生成数据,还可以用于半监督的学习。比如,先利用大量无标签数据训练好模型,然后利用模型去提取数据特征(即从数据层到隐含层的编码过程),之后用数据特征结合标签去训练最终的网络模型。另一种方法是利用生成模型网络中的参数去初始化监督训练中的网络模型,当然,两个模型需要结构一致。

逻辑技术

人工智能领域用逻辑来理解智能推理问题;它可以提供用于分析编程语言的技术,也可用作分析、表征知识或编程的工具。目前人们常用的逻辑分支有命题逻辑(Propositional Logic )以及一阶逻辑(FOL)等谓词逻辑。

蚂蚁集团机构

蚂蚁集团是移动支付平台支付宝的母公司,也是全球领先的金融科技开放平台,致力于以科技和创新推动包括金融服务业在内的全球现代服务业的数字化升级,携手合作伙伴为消费者和小微企业提供普惠、绿色、可持续的服务,为世界带来微小而美好的改变。

http://www.antgroup.com
百度风投机构

2016 年 9 月 13 日,百度宣布成立百度风投 (Baidu Ventures),李彦宏亲自出任董事长和投资委员会主席。 百度风投致力于成为「人工智能时代的世界一流 VC」,依托百度作为世界人工智能领先企业的独特平台,通过富有洞察力的行业判断、积极主动的增值服务、独立高效的决策机制,成为优秀人工智能创业者的「共同创始人」,与他们共同成长并分享他们的成功。 百度风投将在北京、硅谷设立区域总部,覆盖全球初创期到成长期的人工智能项目。 2017 年 2 月 6 日,百度宣布前联想之星合伙人刘维作为副总裁正式加盟百度,任百度风投 (Baidu Ventures)CEO,全面负责百度风投的各项工作。同时加入的还有曾任百度高级技术总监、后创办多盟并担任 CEO 的齐玉杰,以及曾任高盛亚洲执行董事及 TA Associates 合伙人的蔡薇。

https://bv.ai/en/
视频生成技术

视频生成是指利用深度学习等技术生成视频的任务。

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