项目背景
- 研究动机EchoMimicV3 的开发旨在解决现有大模型视频扩散模型（Large-Scale Video Diffusion Models, LVDM）在人体动画生成中的两大问题：
- 高计算成本与慢推理速度：传统 LVDM 模型参数量庞大，导致训练和推理的计算开销高，难以在资源受限的场景中应用。
- 多任务支持不足：现有模型通常针对单一任务（如唇部同步或文本到视频）设计，缺乏统一的框架来同时处理多种动画任务（如唇部同步、文本到视频、图像到视频等）。
EchoMimicV3 的目标是通过一个轻量级模型实现"更快、更高质量、更高泛化能力、统一多任务支持"的目标，灵感来源于奥林匹克格言"更快、更高、更强------共同努力"。它通过创新的训练策略和架构设计，在保持高效的同时，提供与大模型相当的性能。
- 项目发展历程EchoMimic 系列包括以下几个版本:
- EchoMimicV1：专注于通过可编辑的地标条件实现逼真的音频驱动肖像动画，奠定了基础。
- EchoMimicV2：扩展到半身动画，简化了生成流程并提升了动画的自然度。
- EchoMimicV3：最新版本，统一了多模态（音频、图像、文本）和多任务（唇部同步、文本到视频、图像到视频等）的人体动画生成，参数量仅为1.3亿，显著提高了效率和通用性。
模型架构
EchoMimicV3 的核心是一个基于紧凑型视频扩散模型（Compact Video Diffusion Model, CVDM）的框架，通过以下三大创新设计克服了轻量级模型在质量、泛化和多任务支持上的局限性：
- Soup-of-Tasks（任务融合）
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设计理念：将多种动画任务（唇部同步、文本到视频、图像到视频、首末帧到视频）统一为时空重建问题，灵感来源于掩码自编码器（Masked Autoencoders, MAE）。具体而言：
- 唇部同步被视为口部空间区域的重建。
- 文本到视频（T2V）、图像到视频（I2V）、首末帧到视频（FLF2V）被视为中间时间帧的重建。
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实现方式：通过统一的掩码序列输入（0-1掩码与视频潜在表示拼接），将不同任务的输入格式标准化。模型采用"从难到易"的训练策略，先训练复杂任务（如 I2V/FLF2V）以充分利用预训练知识，再通过指数移动平均（EMA）逐步引入简单任务（如唇部同步），实现跨任务知识迁移，避免灾难性遗忘。
- Soup-of-Modals（模态融合）
- 设计理念：通过"耦合-解耦-混合"工作流增强多模态处理能力，支持音频、图像和文本输入。
- 实现细节：耦合：共享查询 MLP 将所有模态（音频、图像、文本）耦合。
- 解耦：模态特定的交叉注意力模块为每种模态注入特定的键和值。
- 混合：引入多模态时间步相位感知动态分配（Multi-Modal Timestep Phase-aware Dynamic Allocation, Multi-Modal PhDA）机制，根据时间步阶段动态调整模态权重。例如：
- 文本条件在所有阶段保持一致重要性。
- 图像条件在早期和中期时间步阶段影响较大。
- 音频条件在初始阶段尤为重要。
通过线性组合融合模态专家分支，确保多模态输入的高效协同。
- 核心组件EchoMimicV3 的架构基于去噪 U-Net，集成了以下模块：
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去噪 U-Net：从 Stable Diffusion v1.5 架构衍生，包含三层注意力机制：
- 参考注意力层：编码当前帧与参考图像的关系。
- 音频注意力层：捕获视觉与音频的交互。
- 时间注意力层：通过自注意力机制捕获连续帧之间的时间动态。
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参考 U-Net：编码参考图像，保持面部身份和背景一致性，避免无关信息干扰。
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音频编码器：基于预训练的 Wav2Vec 模型，提取音频特征并通过时间上下文连接相邻帧特征，增强唇部同步的真实性。
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地标编码器：将面部地标图像编码为潜在空间特征，与多帧潜在表示融合，提升解剖结构和运动的精确性。
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时间注意力层：通过重塑隐藏状态并沿时间轴应用自注意力，捕获帧间依赖关系，确保视频序列的时间一致性。
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空间损失：在像素空间中直接学习面部结构，结合 MSE 和 LPIPS 损失，并引入时间步感知函数减少大时间步的权重，提升细节捕捉能力。
- 新颖训练与推理策略Negative DPO-SFT 循环训练：
- 提出负向直接偏好优化（Negative DPO），通过无配对的负样本拒绝不良分布，动态缓解空间不一致（如身份保持问题）和时间伪影（如颜色偏移）。该策略将负向 DPO 与监督微调（SFT）交织，简化传统 DPO 流程，同时保持高效性能。
- 相位感知负增强 CFG（PNG）：在推理阶段，通过在特定扩散时间步应用加权负提示，抑制不自然的动作和颜色不一致等问题。
- 长视频 CFG：优化长视频生成（超过138帧），提升长时间序列的质量。
一些参数对比
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相关链接
项目地址：https://github.com/antgroup/echomimic_v3
官方地址：https://antgroup.github.io/ai/echomimic_v3/