谷歌新作Dreamix：視頻擴(kuò)散模型是通用視頻編輯器，效果驚艷！

AIGC 已經(jīng)火了很長(zhǎng)時(shí)間了，出現(xiàn)了文本生成圖像、文本生成視頻、圖像生成視頻等廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，如今谷歌研究院的一項(xiàng)新研究可以讓我們根據(jù)輸入視頻生成其他視頻了！

我們知道，生成模型和多模態(tài)視覺(jué)語(yǔ)言模型的進(jìn)展已經(jīng)為具備前所未有生成真實(shí)性和多樣性的大型文本到圖像模型鋪平了道路。這些模型提供了新的創(chuàng)作過(guò)程，但僅限于合成新圖像而非編輯現(xiàn)有圖像。為了彌合這一差距，基于文本的直觀編輯方法可以對(duì)生成和真實(shí)圖像進(jìn)行基于文本的編輯，并保留這些圖像的一些原始屬性。與圖像類(lèi)似，近來(lái)文本到視頻模型也提出了很多，但使用這些模型進(jìn)行視頻編輯的方法卻很少。 在文本指導(dǎo)的視頻編輯中，用戶(hù)提供輸入視頻以及描述生成視頻預(yù)期屬性的文本 prompt，如下圖 1 所示。目標(biāo)有以下三個(gè)方面，1）對(duì)齊，編輯后的視頻應(yīng)符合輸入文本 prompt；2）保真度，編輯后的視頻應(yīng)保留原始視頻的內(nèi)容，3）質(zhì)量，編輯后的視頻應(yīng)具備高質(zhì)量。 可以看到，視頻編輯比圖像編輯更加具有挑戰(zhàn)性，它需要合成新的動(dòng)作，而不僅僅是修改視覺(jué)外觀。此外還需要保持時(shí)間上的一致性。因此，將 SDEdit、Prompt-to-Prompt 等圖像級(jí)別的編輯方法應(yīng)用于視頻幀上不足以實(shí)現(xiàn)很好的效果。

在近日谷歌研究院等發(fā)表在 arXiv 的一篇論文中，研究者提出了一種新方法 Dreamix，它受到了 UniTune 的啟發(fā)，將文本條件視頻擴(kuò)散模型（video diffusion model, VDM）應(yīng)用于視頻編輯。

Dreamix: Video Diffusion Models are General Video Editors

論文地址：https://arxiv.org/abs/2302.01329

項(xiàng)目主頁(yè)：https://dreamix-video-editing.github.io/

文中方法的核心是通過(guò)以下兩種主要思路使文本條件 VDM 保持對(duì)輸入視頻的高保真度。其一不使用純?cè)肼曌鳛槟Ｐ统跏蓟?，而是使用原始視頻的降級(jí)版本，通過(guò)縮小尺寸和添加噪聲僅保留低時(shí)空信息；其二通過(guò)微調(diào)原始視頻上的生成模型來(lái)進(jìn)一步提升對(duì)原始視頻的保真度。 微調(diào)確保模型了解原始視頻的高分辨率屬性。對(duì)輸入視頻的簡(jiǎn)單微調(diào)會(huì)促成相對(duì)較低的運(yùn)動(dòng)可編輯性，這是因?yàn)槟Ｐ蛯W(xué)會(huì)了更傾向于原始運(yùn)動(dòng)而不是遵循文本 prompt。研究者提出了一種新穎的混合微調(diào)方法，其中 VDM 也在輸入視頻各個(gè)幀的集合上進(jìn)行微調(diào)，并丟棄了它們的時(shí)序?；旌衔⒄{(diào)顯著提升了運(yùn)動(dòng)編輯的質(zhì)量。 研究者進(jìn)一步利用其視頻編輯模型提出了一個(gè)新的圖像動(dòng)畫(huà)框架，如下圖 2 所示。該框架包含了幾個(gè)步驟，比如為圖像中的對(duì)象和背景設(shè)置動(dòng)畫(huà)、創(chuàng)建動(dòng)態(tài)相機(jī)運(yùn)動(dòng)等。他們通過(guò)幀復(fù)制或幾何圖像變換等簡(jiǎn)單的圖像處理操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而創(chuàng)建粗糙的視頻。接著使用 Dreamix 視頻編輯器對(duì)視頻進(jìn)行編輯。此外研究者還使用其微調(diào)方法進(jìn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的視頻生成，也即 Dreambooth 的視頻版本。

在實(shí)驗(yàn)展示部分，研究者進(jìn)行了廣泛的定性研究和人工評(píng)估，展示了他們方法的強(qiáng)大能力，具體可參考如下動(dòng)圖。

?

對(duì)于谷歌這項(xiàng)研究，有人表示，3D + 運(yùn)動(dòng)和編輯工具可能是下一波論文的熱門(mén)主題。

還有人表示：大家可以很快在預(yù)算內(nèi)制作自己的的電影了，你所需要的只是一個(gè)綠幕以及這項(xiàng)技術(shù)：

方法概覽 本文提出了一種新的方法用于視頻編輯，具體而言： 通過(guò)逆向被破壞視頻進(jìn)行文本引導(dǎo)視頻編輯 他們采用級(jí)聯(lián) VDM（ Video Diffusion Models ），首先通過(guò)下采樣對(duì)輸入視頻就行一定的破壞，后加入噪聲。接下來(lái)是級(jí)聯(lián)擴(kuò)散模型用于采樣過(guò)程，并以時(shí)間 t 為條件，將視頻升級(jí)到最終的時(shí)間 - 空間分辨率。 在對(duì)輸入視頻進(jìn)行破壞處理的這一過(guò)程中，首先需要進(jìn)行下采樣操作，以得到基礎(chǔ)模型（16 幀 24 × 40），然后加入方差為高斯噪聲，從而進(jìn)一步破壞輸入視頻。 ? 對(duì)于上述處理好的視頻，接下來(lái)的操作是使用級(jí)聯(lián) VDM 將損壞掉的低分辨率視頻映射到與文本對(duì)齊的高分辨率視頻。這里的核心思想是，給定一個(gè)嘈雜的、時(shí)間空間分辨率非常低的視頻，有許多完全可行的、高分辨率的視頻與之對(duì)應(yīng)。本文中基礎(chǔ)模型從損壞的視頻開(kāi)始，它與時(shí)間 s 的擴(kuò)散過(guò)程具有相同的噪聲。然后該研究用 VDM 來(lái)逆向擴(kuò)散過(guò)程直到時(shí)間 0。最后通過(guò)超分辨率模型對(duì)視頻進(jìn)行升級(jí)。 ?混合視頻圖像微調(diào)? 僅利用輸入視頻進(jìn)行視頻擴(kuò)散模型的微調(diào)會(huì)限制物體運(yùn)動(dòng)變化，相反，該研究使用了一種混合目標(biāo)，即除了原始目標(biāo)（左下角）之外，本文還對(duì)無(wú)序的幀集進(jìn)行了微調(diào)，這是通過(guò)「masked temporal attention」來(lái)完成的，以防止時(shí)間注意力和卷積被微調(diào)（右下）。這種操作允許向靜態(tài)視頻中添加運(yùn)動(dòng)。 ?

推理 在應(yīng)用程序預(yù)處理的基礎(chǔ)上（Aapplication Dependent Pre-processing，下圖左），該研究支持多種應(yīng)用，能將輸入內(nèi)容轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的視頻格式。對(duì)于圖像到視頻，輸入圖像被復(fù)制并被變換，合成帶有一些相機(jī)運(yùn)動(dòng)的粗略視頻；對(duì)于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)視頻生成，其輸入被省略，單獨(dú)進(jìn)行微調(diào)以維持保真度。然后使用 Dreamix Video Editor（右）編輯這個(gè)粗糙的視頻：即前面講到的，首先通過(guò)下采樣破壞視頻，添加噪聲。然后應(yīng)用微調(diào)的文本引導(dǎo)視頻擴(kuò)散模型，將視頻升級(jí)到最終的時(shí)間空間分辨率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 視頻編輯：下圖中 Dreamix 將動(dòng)作改為舞蹈，并且外觀由猴子變?yōu)樾埽曨l中主體的基本屬性沒(méi)有變：

Dreamix 還可以生成與輸入視頻時(shí)間信息一致的平滑視覺(jué)修改，如下圖會(huì)滑滑板的小鹿：

圖像到視頻：當(dāng)輸入是一張圖像時(shí)，Dreamix 可以使用其視頻先驗(yàn)添加新的移動(dòng)對(duì)象，如下圖中添加了在有霧的森林中出現(xiàn)一頭獨(dú)角獸，并放大。

小屋旁邊出現(xiàn)企鵝：

目標(biāo)驅(qū)動(dòng)視頻生成：Dreamix 還可以獲取顯示相同主題的圖像集合，并以該主題為運(yùn)動(dòng)對(duì)象生成新的視頻。如下圖是一條在葉子上蠕動(dòng)的毛毛蟲(chóng)：

除了定性分析外，該研究還進(jìn)行了基線(xiàn)比較，主要是將 Dreamix 與 Imagen-Video、 Plug-and-Play (PnP) 兩種基線(xiàn)方法進(jìn)行對(duì)比。下表為評(píng)分結(jié)果：

圖 8 展示了由 Dreamix 編輯的視頻和兩個(gè)基線(xiàn)示例：文本到視頻模型實(shí)現(xiàn)了低保真度的編輯，因?yàn)樗灰栽家曨l為條件。PnP 保留了場(chǎng)景，但不同幀之間缺乏一致性；Dreamix 在這三個(gè)目標(biāo)上都表現(xiàn)良好。

審核編輯 ：李倩