在人工智能的黄金时代，图像合成技术正以前所未有的速度发展。从简单的图像编辑到复杂的场景生成，AI的能力已经超越了传统软件的限制，开启了创意和视觉表达的新纪元。近期，Stable Diffusion 3技术报告的流出引起了业界的广泛关注，其背后的Sora构架被认为是推动这一领域进步的关键因素。
AI图像合成技术的发展背景
AI图像合成技术的发展始于简单的图像处理算法，逐渐演变为今天的深度学习模型，这些模型能够理解和模拟复杂的视觉现象。随着计算能力的提升和数据集的丰富，我们见证了从GANs（生成对抗网络）到最新的扩散模型的技术演进，这些技术不断推动着图像合成的边界。
Stable Diffusion 3技术报告的意义
3月5日Stability AI发布了研究论文，深入探讨了Stable Diffusion 3的底层技术。基于人类偏好评估，Stable Diffusion 3 在排版和提示遵守方面优于最先进的文本到图像生成系统，例如 DALL·E 3、Midjourney v6 和 Ideogram v1。他们新的多模态扩散变压器 (MMDiT) 架构对图像和语言表示使用单独的权重集，与以前版本的 SD3 相比，这提高了文本理解和拼写能力。
Stable Diffusion 3技术报告的流出不仅揭示了该技术的内部工作原理，还展示了其在图像质量、生成速度和创意表达上的显著提升。这份报告为研究人员和开发者提供了宝贵的参考，帮助他们理解和利用这一技术的潜力。
Sora构架的重要性
Sora构架在Stable Diffusion 3中的应用，标志着AI图像合成技术的一个重要里程碑。它不仅提高了生成图像的稳定性和一致性，还为处理更高分辨率的图像提供了支持，这对于实现更加逼真和详细的视觉内容至关重要。
1.Stable Diffusion 3技术解析
Stable Diffusion 3的核心技术
Stable Diffusion 3是一种先进的AI图像合成技术，它基于深度学习的扩散模型。这种模型通过逐步引入噪声并在多个迭代中逆转这一过程，能够生成高质量的图像。其核心在于能够维持图像内容的稳定性，同时在细节上进行高度的创新和精确的控制。Stable Diffusion 3通过改进噪声模式和优化网络结构，显著提升了图像的清晰度和生成速度。
图：改进的多模态扩散变压器块的概念可视化：MMDiT
Stability AI将 Stable Diffusion 3 的输出图像与其他各种开放模型（包括SDXL、SDXL Turbo、Stable Cascade、Playground v2.5 和 Pixart-α）以及闭源系统（如 DALL·E 3、Midjourney v6 和 Ideogram v1）进行了比较根据人类反馈评估绩效。在这些测试期间，人类评估人员获得了每个模型的示例输出，并要求根据模型输出与给出的提示上下文的紧密程度（“提示遵循”）、文本渲染的程度来选择最佳结果。根据提示（“版式”）以及哪个图像具有更高的审美质量（“视觉美学”）。根据他们的测试结果，我们发现 Stable Diffusion 3 在上述所有领域均等于或优于当前最先进的文本到图像生成系统。
在早期对消费类硬件进行未经优化的推理测试中，他们具有 8B 参数的最大 SD3 模型适合 RTX 4090 的 24GB VRAM，并且在使用 50 个采样步骤时需要 34 秒才能生成分辨率为 1024×1024 的图像。此外，Stable Diffusion 3在初始版本中还将有多种变体，从800m到8B参数模型，以进一步消除硬件障碍。
Sora构架的创新点
Sora构架是Stable Diffusion 3的一个关键组成部分，它引入了多尺度处理和自适应层次结构，以更有效地处理图像的不同分辨率和细节层次。Sora构架的创新之处在于它的灵活性和效率，能够在保持图像质量的同时，减少计算资源的消耗。此外，Sora构架支持模型在生成过程中更好地理解和遵循用户的指令，从而在图像合成中实现更高的自由度和创造力。
与前代技术的对比分析
与前代技术相比，Stable Diffusion 3在多个方面都有显著的提升。首先，它在图像的真实感和细节表现上更加出色，这得益于其优化的扩散过程和Sora构架的高效处理。其次，Stable Diffusion 3在生成速度上也有所提升，这使得它在实时应用场景中更具优势。最后，Stable Diffusion 3的开源特性意味着它能够快速迭代和改进，与社区共同推动技术的发展。
Stable Diffusion 3和Sora构架的结合，不仅在技术层面上实现了突破，也为AI图像合成的应用和研究开辟了新的可能性。
2.Stable Diffusion 3与行业巨头的对比
Stable Diffusion 3与Midjourney的技术比较
Stable Diffusion 3和Midjourney都代表了AI图像合成技术的最新进展，但它们在技术实现和应用方面有着明显的差异。Stable Diffusion 3依赖于其独特的扩散模型，通过逐步引入和去除噪声来生成图像，这一过程在保持图像质量的同时提高了生成速度。相比之下，Midjourney则更注重在用户指导下创造出具有艺术感的图像，其算法设计更侧重于艺术风格的多样性和创意表达。
Stable Diffusion 3与DALL·E 3的性能评估
在与DALL·E 3的比较中，Stable Diffusion 3展现了其在图像清晰度和细节表现上的优势。DALL·E 3以其强大的图像生成能力和对复杂概念的理解而闻名，但Stable Diffusion 3在处理高分辨率图像和细腻纹理方面表现更为出色，这得益于其Sora构架的高效计算和优化的网络结构。
开源社区对Stable Diffusion 3的接受度和影响
Stable Diffusion 3作为一个开源项目，受到了广泛的欢迎和支持。开源社区的贡献不仅加速了技术的迭代和优化，还促进了其在各种应用场景中的广泛应用。社区成员能够自由地修改和改进模型，这种协作精神极大地推动了AI图像合成技术的发展和创新。
Stable Diffusion 3在技术上的突破和开源社区的支持，使其成为了AI图像合成领域的一个重要里程碑，对行业的未来发展产生了深远的影响。
3.《Scaling Rectified Flow Transformers》的技术贡献
论文的主要贡献和创新点
在Stability AI公布的详细的技术报告《Scaling Rectified Flow Transformers》中，这篇技术报告在AI图像合成领域提出了一种新的方法论，旨在解决高分辨率图像合成中的一些核心挑战。其主要贡献在于引入了Rectified Flow Transformers（RFTs），这是一种结合了变换器架构和流模型的新型网络，专为处理大规模和高复杂度的图像数据设计。RFTs通过优化数据流和增强模型的学习能力，显著提高了图像合成的质量和效率。
报告的核心贡献包括：(i) 对不同的扩散模型和矫正流公式进行了大规模、系统的研究，以确定最佳设置，并引入了新的噪声采样器以提高性能；(ii) 设计了一种新的、可扩展的文本到图像合成架构，允许网络内文本和图像标记流之间的双向混合，并展示了其相对于现有主干网络的优势；(iii) 进行了模型的扩展研究，并证明了它遵循可预测的扩展趋势。研究还表明，较低的验证损失与通过T2I-CompBench、GenEval和人类评级等指标评估的改进的文本到图像性能强相关。研究结果、代码和模型权重将公开可用。
高分辨率图像合成的挑战
在高分辨率图像合成中，最大的挑战之一是如何在保持图像细节和质量的同时，有效地处理庞大的数据量。传统的方法往往需要巨大的计算资源，并且难以在细节上达到理想的效果。RFTs通过其独特的架构，能够更好地捕捉和重建图像中的细微差异，从而在不牺牲性能的前提下，实现高质量的图像合成。
图：8B整流流模型的高分辨率样本，展示了其在排版、精确的提示跟随和空间推理、对精细细节的关注以及各种风格的高图像质量方面的能力。
Rectified Flow Transformers技术的实际应用前景
RFT技术的实际应用前景非常广阔。它不仅可以应用于艺术创作和娱乐产业，为艺术家和设计师提供强大的创作工具，还可以在医疗成像、卫星图像分析以及自动驾驶车辆的视觉系统中发挥重要作用。此外，RFT技术的进步也为深度学习和人工智能的其他领域提供了新的研究方向和应用可能性。
《Scaling Rectified Flow Transformers》论文不仅在理论上提出了创新的方法，也为未来AI图像合成技术的发展和应用提供了新的视角和工具。
4.技术综合分析
Stable Diffusion 3与Rectified Flow Transformers的技术融合
Stable Diffusion 3的出现标志着AI图像合成技术的一个新纪元，而Rectified Flow Transformers（RFTs）的提出则进一步拓宽了这一领域的研究视野。将Stable Diffusion 3的扩散模型与RFTs的流变压器结构相结合，可以实现更高效率和更精细控制的图像生成过程。这种融合有望解决高分辨率图像合成中的细节丢失问题，同时提高模型对复杂场景的理解能力。
他们提出了一种新的架构。这种架构允许图像和文本标记之间的双向信息流动，并结合了改进的矫正流公式来探索其可扩展性。研究表明，较低的验证损失与通过自动化和人类评估改进的文本到图像性能强相关。他们的最大模型在量化评估和人类偏好评级中超越了现有的开源模型和闭源模型。
在文本到图像架构方面，模型必须考虑文本和图像两种模态。使用预训练模型来派生适当的表示，然后描述扩散主干的架构。总体设置遵循LDM，用于在预训练自编码器的潜在空间中训练文本到图像模型。类似于将图像编码为潜在表示，也使用预训练、冻结的文本模型对文本条件进行编码。
图:模型架构。级联由*表示，按元素相乘由*表示。可以添加Q和K的RMS Norm以稳定训练运行。最佳观看放大。
多模态学习在图像合成中的应用
在实验部分，他们旨在理解哪种方法对于无模拟训练的归一化流是最有效的。为了比较不同方法，他们控制了优化算法、模型架构、数据集和采样器。此外，由于不同方法的损失是不可比的，并且不一定与输出样本的质量相关，因此需要评估指标来比较不同方法。他们在ImageNet和CC12M数据集上训练模型，并使用验证损失、CLIP分数和FID在不同的采样器设置下评估模型的训练和EMA权重。
在结果部分，他们训练了61种不同的公式，并包括了第三部分中的几种变体，如线性和余弦时间表的( \epsilon )-预测和( v )-预测损失，以及不同( s )值的RF损失。他们还讨论了与rf的log-SNR加权匹配的EDM时间表。多模态学习是指模型能够处理并整合来自不同模态（如文本、图像、声音等）的信息。在图像合成中，多模态学习使得模型不仅能根据文本描述生成图像，还能理解上下文、情感和抽象概念，从而创造出更加丰富和符合用户意图的视觉内容。Stable Diffusion 3和RFTs的结合，为多模态学习在图像合成中的应用提供了强大的技术支持。
未来发展趋势和潜在挑战
未来，我们可以预见AI图像合成技术将继续朝着更高的图像质量、更快的生成速度和更强的创造力方向发展。然而，这一进程也伴随着挑战，包括如何确保生成内容的伦理性、如何处理和保护个人数据以及如何避免偏见和歧视。此外，计算资源的需求和环境影响也是未来发展中需要考虑的重要因素。
Stable Diffusion 3与RFTs的技术融合为AI图像合成领域带来了新的可能性，多模态学习的应用将进一步推动这一技术的发展。面对未来的趋势和挑战，行业需要不断创新并采取负责任的态度，以实现技术的可持续发展。
结尾
Stable Diffusion 3和Rectified Flow Transformers在AI图像合成领域的意义
Stable Diffusion 3和Rectified Flow Transformers（RFTs）代表了AI图像合成技术的最新进展。Stable Diffusion 3通过其创新的扩散模型和Sora构架，为生成高质量、高分辨率的图像设定了新标准。而RFTs则提出了一种新的方法，通过结合变换器架构和流模型，优化了图像合成过程，特别是在处理大规模数据时的效率和质量。这两项技术的发展不仅推动了图像合成的技术边界，也为未来的应用提供了新的可能性。
技术进步对行业的长远影响
随着Stable Diffusion 3和RFTs等技术的发展，我们可以预见AI图像合成将在多个领域产生深远的影响。从提升创意产业的生产力到改善医疗成像的质量，再到增强虚拟现实体验的真实感，这些技术的应用潜力是巨大的。此外，开源的进步还将促进全球研究社区的协作，加速技术创新和知识共享。
对未来研究方向的展望
未来的研究将可能集中在进一步提升图像合成技术的性能，包括生成速度的加快、图像质量的提高以及创造力的拓展。同时，研究者们也将面临如何确保AI生成内容的伦理性、如何保护用户隐私以及如何减少技术对环境的影响等挑战。在这一过程中，跨学科的合作将是关键，它将帮助我们在推动技术进步的同时，确保其可持续性和对社会的积极影响。
总之，Stable Diffusion 3和RFTs的发展标志着AI图像合成技术进入了一个新的阶段，这一阶段不仅充满了技术创新的激动人心的可能性，也伴随着对未来负责任的思考和规划。(END)
参考资料：
- https://stabilityai-public-packages.s3.us-west-2.amazonaws.com/Stable+Diffusion+3+Paper.pdf
- https://stability.ai/news/stable-diffusion-3-research-paper
