StableDidfusion教程AI绘画

StableDidfusion教程AI绘画

Stable Dlf fusion原理
让每个人都看懂
AI绘画基本原理
在我们去逛C站的过程中我们知道， Stable Diffusion可用模型有两类：
(1) safe tensors：
safe tensors文件是用numpy保存的， 这意味着它们只包含张量数据， 没有任何代码， 加载.safe tensors文件更安全和快速。供调用的AI绘图大模型。
(2) ck pt：
ck pt文件是用pickle序列化的， 这意味着它们可能包含恶意代码， 如果你不信任模型来源， 加载.ck pt文件可能会危及你的安全。
这里大家简单了解，在C站下载模型的时候，优先下
载.safe tensors即可
03大模型微调技术
Dream booth是google在2022年8月提出的一种新的图像算法，其方法可以完整的获得你想要的模型的视觉特征，它的提出既不是为了训练人物也不是为了训练画风，而是为了能在少量训练图像的基础上完美的还原细节特征。大家来看下图，是在当时微软研发大会上(如果我没记错的话)发布这个模型的时候对细节特征的描绘：
03大模型微调技术
1.为什么要进行大模型微调?
刚刚上文我们介绍的Unet模型是SD中最重要的模型网络， 内部包含上亿个参数，要训练这样一个超大的模型，大概需要15亿个图像文本， 使用256张A 100显卡跑15万个GPU小时， 大概成本是60万美元，我们设计师不能像程序员那样动不动就调函数参数训练模型(主要是不会)。
那咋整?
上面我们讲到UNET泛用性极强， 泛用性极强就会带来风格化不足，可能无法满足特定风格的需要。所以我们往往会对
UNET大模型进行微调， 让他更符合我们的使用场景。
接下来我将要给大家介绍模型微调技术。也就是大家之后在Stable Diffusion里常用的训练方法， 今天不会讲具体怎么训练，我只会给大家讲原理，讲明白了原理，大家在自学训练方法的时候则更容易理解。
2.大模型微调需要解决的两个问题
所有的大模型微调技术，都是基于要解决以下两个问题：
(1)如何减少训练参数，提高训练效率和生成图像的质量；
(2)如何解决模型泛化性差的问题；
a.过拟合(Overfitting) 是指微调模型对原始模型的语义理解程度发生了变化，整体训练出现语义漂移的现象：比如有一只猫， 名字叫jojo， 我拍了他的几十张照片， 一直用a jojo cat这个名字来强化模型对这只猫的认知， 等以后我输入a jojo cat的时候确实能出现想要的这只猫， 但是我输入a cat的时候则出现的画面会很怪异， 这就说明cat这个词被污染了， 出现了过度拟合的现象。
b.欠拟合(Under fitting) 是无法识别这一特征， 比如它就完全识别不出jojo和cat的关系， 这往往是训练样本量不足或者训练样本质量等因素导致，属于训练无效。
好，那么我们来看下常见的大模型微调技术都有哪些，以及他们是如何解决上面两个问题的。
我们常见的大模型微调技术就是以下这四个：
Dream booth/LoRA/Embedding/Hyper network， 这在我们后续学习Stable Diffusion过程中会经常用到， 相信大家都已经或多或少了解一点了，接下来就带大家揭开他们神秘的面纱。
3.Dream booth：
我们先来看Dream booth是怎么解决过拟合这个问题的：
Dream booth要求我们在训练过程中，“特征词+类别”和
“类别”成对出现，解决过拟合的问题；比如之前提到的我如果想训练这只叫JOJO的猫的模型， 又不能让它跟“猫”这个词过度拟合，我们可以采用的这样的输入方法。这样的话AI就能识别到：JOJO cat is a cat named jojo。
我们说过CLIP模型是Text Encoder算法的一种，Text Encoder主要是把自然语义prompt转变为词特性向量Embedding， 所以我们可以针对我们的Prompt到向量的这个映射过程进行训练，去修改他们之间的映射记录关系，从而达到训练特定的人或物的效果，由于他生成的是一套纯文字映射记录，所以体积非常小，一般只有几百k。
举个实际应用的例子，比如下面这个人物大家都很熟悉，是守_望先锋里的Dva：
Dream booth优点是：可以将视觉特征完美融入；
Dream booth缺点是：需要调整UNet所有内部参数， 训练时间长，模型体积大。
4.LoRA(大模型的低秩适配器) ：
讲完了Dream booth之后我们来讲一下LoRA， 相信大家都听过这个词了，一定对它非常感兴趣对不对?
正因为LoRA他的插入层较少， 他相较于Dream booth， 可以把训练参数降低1000倍， 对CPU的要求也会下降三倍， 所以训练出来的LoRA模型就会非常小， 一般大家在C站下载过就知道，往往他们只有几十m，而一个大模型往往有几个g，所以他在我们日常工作中变得非常常用。
大家作为新手学习的时候， 可以理解Lora是在原有模型上添加一个“滤镜”，让这个底模往我们期望的效果走。如下图所示，我用了一个rev Animated(一个偏动漫的底模型) ， 当我们Prompt不变的情况下， 加了一个盲盒效果的LoRA之后， 相当于是给这个底模型上了一个滤镜，让整体底模型出来的效果往盲盒方向偏重：
5.Embedding(Text In version) ：
接下来我们来讲一下Embedding， Embedding也叫Text in version(大家在C站下载的时候注意， 他主要是用于训练特定的人或物) ， 它反映的是一个Prompt与对应向量的映射记录关系的算法，可以用于训练特定的人或物。
还记得上面讲我们的咒语是如何起作用的时候的这张图么?
举个实际应用的例子，比如下面这个人物大家都很熟悉，是守望先锋里的Dva：如果我们要通过描述她的特征去把她描述出来， 可能要几千个prompt tag才行， 那我如果每次想生成Dva 都要再打一次这么多prompt肯定不科学， 这时候我们可以把这一串tag打包映射成一个新的词汇叫OW_Dva。
由于这个词是我们自创的， 在CLIP映射集合里找不到对应的映射关系， 所以CLIP会默认给他创建一个新的映射空间， 经过一系列训练之后，我们后续就可以通过输入一个简单的词汇来完成一系列tag的打包效果。
6.Hyper network：
最后我们来看一下Hyper network， 他作为一种即将要被Lora 淘汰了的技术，我们大概略讲一下他的原理就好了。大家先看下图， 我们来总结一下三种技术的原理和在UNET中的使用范围：
Dream booth调整了整个UNET的函数和参数， 所以他体积最大，适用范围最全，但是训练难度和训练耗时和成本最大。
LoRA只将训练参数注入到了部分Transform ar函数中， 所以他不改变原模型，即插即用，模型大小也可控，是我们后续学习的重点。
而Hyper network， 大家看图， 他是新建了一个单独的神经网络模型， 插入到原UNet模型的中间层。在训练过程中， 冻结所有参数，只训练插入部分，从而使输出图像与输入指令之间产生关联关系，同时只改变原模型的一小块内容。
从这个原理的描述上， 大家就能发现， Hyper network这种方法更适合用于训练某种画风，比如像素画之类的，大家在C站能找到的Hyper network模型也几乎都是画风训练的， 但是不是说他不能训练别的， 它也是可以训练人物的， 就是比LoRA 麻烦一点。
总之， 他几乎是一个在国内几乎要被LoRA淘汰的技术(注意是国内，注意是几乎，杠精别杠)，大家去知乎什么的看
paper， 关于Hyper Networks的相关paper都在2022年前，所以大家就也把他当成一个”滤镜“来理解即可。
最后说一下声明：在本文中为了方便大家通俗理解，作者对算法原理进行了某种程度的简化，并不能代表模型函数运行的100%实质(防杠)。