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以下是关于 ​​扩散模型调度器(Scheduler)​​ 的详细解析,涵盖其核心原理、作用机制及在生成过程中的关键角色:


​1. 调度器的核心原理​

​(1) 扩散过程与逆向去噪​
  • ​前向扩散​​:
    通过逐步添加高斯噪声,将数据 x0​ 转化为纯噪声 xT​,遵循马尔可夫链:
    xt​=αt​​xt−1​+1−αt​​ϵ,ϵ∼N(0,I)
    其中 αt​ 是噪声衰减系数(由 beta_schedule 控制)。

  • ​逆向去噪​​:
    学习一个神经网络(如UNet)预测噪声 ϵθ​(xt​,t),逐步从 xT​ 恢复 x0​。
    调度器负责 ​​定义如何利用预测噪声更新样本​​:
    xt−1​=SchedulerStep(xt​,ϵθ​,t)

​(2) 不同调度器的数学基础​
​调度器类型​数学原理更新公式示例(简化)
​DDIM​确定性ODE求解(非马尔可夫)xt−1​=αt−1​​(αt​​xt​−1−αt​​ϵθ​​)+1−αt−1​​ϵθ​
​DDPM​随机SDE求解(含高斯噪声)xt−1​=αt​​1​(xt​−1−αˉt​​1−αt​​ϵθ​)+σt​z
​DPM-Solver++​高阶自适应ODE求解(龙格-库塔法)xt−1​=xt​+6Δt​(k1​+4k2​+k3​)(三阶)
​LMSDiscrete​线性多步法(数值稳定性优化)xt−1​=xt​+Δt⋅∑i=0k​wi​ϵθ​(xt−i​,t−i)

​2. 调度器的核心作用​

调度器是扩散模型的时间步管理器,控制噪声的添加与去除过程,主要功能包括:

  1. 定义噪声计划:规划从数据到噪声的退化过程(前向扩散)及逆过程(反向生成)

  2. 控制采样步数:平衡生成速度与质量(如15步快速生成 vs 50步高质量生成)

  3. 数值稳定性保障:防止梯度爆炸/消失,确保收敛

​(1) 控制噪声计划​
  • beta_schedule​:定义噪声如何随时间步增加(如 linearscaled_linearsquaredcos_cap_v2)。
    • ​线性计划​​:简单但可能在高噪声区过度平滑。
    • ​余弦计划​​:更接近自然信号衰减,适合高分辨率生成(SDXL默认)。
​(2) 平衡速度与质量​
​调度器​典型步数适用场景特点
DDIM50-100通用生成确定性生成,适合调试
DPM-Solver++ (2阶)15-20快速高质量生成高阶收敛,Karras噪声计划
EulerDiscrete30-50轻量级任务简单但需要更多步数
​(3) 支持条件控制​
  • ​CFG集成​​:调度器需兼容分类器自由引导(CFG)的噪声混合操作:
    ϵcfg​=ϵuncond​+γ(ϵcond​−ϵuncond​)
    其中 γ 是 guidance_scale
​(4) 数值稳定性处理​
  • ​阈值裁剪​​(thresholding):防止生成过饱和像素。
  • ​信噪比缩放​​(rescale_betas_zero_snr):避免极低信噪比下的数值问题。

http://www.cadmedia.cn/news/7039.html

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