DiT论文精读Scalable Diffusion Models with Transformers CVPR2023

Scalable Diffusion Models with Transformers CVPR2023

Abstract

idea
将UNet架构用Transformer代替。并且分析其可扩展性。
并且实验证明通过增加transformer的宽度和深度，有效降低FID
我们最大的DiT-XL/2模型在classconditional ImageNet 512、512和256、256基准上的性能优于所有先前的扩散模型，在后者上实现了2.27的最先进FID。

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Related Work

本文的相关工作，作者分别介绍了一下Transformer和Unet结构

Transformer

UNet架构

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在评估图像生成文献中的架构复杂性时，通常的做法是使用参数计数。一般来说，参数计数不能很好地代表图像模型的复杂性，因为它们不能考虑图像分辨率等对性能有显著影响的因素。
相反，本文中的大部分分析都是通过计算的视角进行的。
这使我们与架构设计文献保持一致，在这些文献中，失败被广泛用于衡量复杂性。在实践中，黄金度量标准将取决于特定的应用程序场景。改进扩散模型的开创性工作与us-there最为相关，他们分析了U-Net架构类的可扩展性属性。在本文中，我们主要关注变压器类。

Diffusion Transformers

Diffusion formulation

前向扩散过程是将x0逐步加噪

q(xt|x0)是已知的

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是一个超参数

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根据t，x0求xt的过程也叫做采样

关于后验p也就是神经网络需要进行预测的内容

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逆向过程是用x0的对数似然的变分下界来训练。

该模型可以使用预测的噪声(xt)与实际抽样的高斯噪声(Lsimple)之间的简单均方误差进行训练

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Classifier-free guidance

条件扩散模型将额外的信息作为输入，例如类标签c

此条件下，反向网络需要学习p(xt-1|xt,xc)

LDM

3.2Diffusion Transformer Design Space

他的目的是将transformer用在潜空间中；

DiT也是在Vit基础上进行的

接下来就是描述Dit的forward部分

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总体来说作者的模型是一种混合模型

使用现成的卷积VAE和基于Transformer的DDPMS

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也可以说，DiT仅在DDPM方面做优化

VAE的编码器对img进行压缩后 --> Z–>Noised Latent

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关于Dit的输入规范

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**输入前的Z是32，32，4 I,I,C表示
patch size p，p
最终得到的序列长度为I/p * I/p ,dim dim是自己初始化随机设置即可
Patchify
img大小256，256，3
Z大小32，32，4
它将空间输入转换成T个符号的序列，每个符号都是d维的，
位置编码使用正余弦版本

关于位置编码，RetNet使用旋转空间编码能否优化？

关于patch大小设置
T为序列token长度**

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p减半，T大四倍

对model计算效率影响巨大，改变p对下游参数计数没有任何显著影响

P设计遵从2，4，8

Gflops一种计算资源的表述

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使用标记t和c两个额外的输入到seq，最为vit的cls，

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可以理解为cls为2 length-two

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交叉注意力机制多15的Gflops

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adaLN可以取代Transformer中的层归一化层
随着自适应归一化层在gan和UNet骨干扩散模型中的广泛使用，我们探索用自适应层范数(adaLN)取代变压器块中的标准层范数层。我们不是直接学习维度尺度和移位参数$和%，而是从t和c的嵌入向量的总和中回归它们。在我们探索的三个块设计中，adaLN添加的Gflops最少，因此计算效率最高。
它也是唯一一种限制于将相同函数应用于所有令牌的条件调节机制。

adaLN-Zero block

ResNets 验证：将每个残差块初始化恒等函数是有益的
例如，Goyal等人发现，在监督学习设置下，对每个块中的最终批范数尺度因子$进行零初始化可以加速大规模训练[13]。

其他改进，将γ，β用于回归缩放参数

模型的尺寸。我们采用一系列N个DiT块，每个块在隐藏维度大小d处运行。在ViT之后，我们使用标准变压器配置，共同缩放N, d和注意头[10,63]。具体来说，我们使用四种配置:DiT-S、DiT-B、DiT-L和DiT-XL。它们涵盖了广泛的模型大小和触发器分配，从0.3到118.6 Gflops，允许我们衡量缩放性能。

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