VLOGGER - 谷歌推出的图像到合成人物动态视频的模型

VLOGGER是什么

VLOGGER AI是谷歌的研究团队开发的一个多模态扩散模型，专门用于从单一输入图像和音频样本生成逼真的、连贯的人像动态视频。该模型的主要功能在于使用人工智能模型，将一张静态图片转换成一个动态的视频角色，同时保持照片中人物的逼真外观。此外，VLOGGER还能够根据音频来控制人物动作，不仅仅是面部动作和嘴唇同步，还包括头部运动、目光、眨眼以及上身和手部手势，从而将音频驱动的视频合成推向了一个新的高度。

VLOGGER的官网入口

• 官方项目主页：https://enriccorona.github.io/vlogger/
• arXiv研究论文：https://arxiv.org/abs/2403.08764v1

VLOGGER的功能特性

• 图像和音频驱动的视频生成： VLOGGER能够根据单张人物图像和相应的音频输入生成说话人类的视频。用户只需提供一张图片和一段音频，VLOGGER将生成一个视频中的人物，其面部表情、嘴唇动作和身体语言与音频同步。
• 多样性和真实性： VLOGGER生成的视频具有高度的多样性，能够展示原始主体的不同动作和表情，同时保持背景的一致性和视频的真实性。
• 视频编辑： VLOGGER可以用于编辑现有视频，例如改变视频中人物的表情，使其与原始视频的未改变像素保持一致。
• 生成移动和说话的人物： VLOGGER可以从单张输入图像和驱动音频生成说话面部的视频，即使没有视频中人物的原始视频资料。
• 视频翻译： VLOGGER能够将一种语言的视频转换为另一种语言的视频，通过编辑唇部和面部区域以匹配新的音频，实现跨语言的视频内容适配。

VLOGGER的工作原理

VLOGGER的工作原理主要基于一个两阶段的流程，结合了音频驱动的运动生成和时间连贯的视频生成。

第一阶段：音频驱动的运动生成

1. 音频处理：VLOGGER首先接收一段音频输入，这可以是语音或音乐。如果输入是文本，它也会通过文本到语音（TTS）模型转换为音频波形。
2. 3D运动预测：接着，系统使用一个基于变换器（Transformer）架构的网络来处理音频输入。这个网络被训练来预测与音频同步的3D面部表情和身体姿势。网络使用多步注意力层来捕捉音频的时间特征，并生成一系列的3D姿势参数。
3. 生成控制表示：网络输出的是一系列预测的面部表情（θe i）和身体姿势的残差（∆θb i）。这些参数随后用于生成控制视频生成过程的2D表示。

第二阶段：时间连贯的视频生成

1. 视频生成模型：VLOGGER的第二个阶段是一个时间扩散模型，它接收第一阶段生成的3D运动控制和一张参考图像（即输入的单一人物图像）。
2. 条件化视频生成：视频生成模型是一个基于扩散的图像到图像翻译模型，它利用预测的2D控制来生成一系列帧，这些帧按照输入的音频和3D运动参数进行动画处理。
3. 超分辨率：为了提高视频质量，VLOGGER还包括一个超分辨率扩散模型，它将基础视频的分辨率从128×128提升到更高的分辨率，如256×256或512×512。
4. 时间外延：VLOGGER使用时间外延（temporal outpainting）的技术来生成任意长度的视频。它首先生成一定数量的帧，然后基于前一帧的信息迭代地生成新的帧，从而扩展视频的长度。

数据集和训练

• VLOGGER在名为MENTOR的大规模数据集（2200个小时和800000个身份）上进行训练，这是一个包含大量身份和动态手势的大规模数据集。训练过程中，模型学习如何根据3D姿势参数和输入图像生成连贯的、高质量的视频序列。