视觉 Token 是什么?图片是怎么送进大模型的?

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我第一次用 GPT-4V 发了一张猫的照片,问它"这只猫在干嘛",它居然答对了------它说猫在窗台上晒太阳,尾巴垂下来晃来晃去。

说实话,当时挺震撼的。大模型这东西,天生是处理文字的,怎么就"看"得懂图片了?

上篇我们聊了 CLIP------那个能让图像和文字"对上暗号"的技术。CLIP 学会了"猫图"和"cat"是一回事。

但问题来了:对上了暗号,然后呢?图片是怎么真正送进大模型脑子里的?

这就是今天要聊的:视觉 Token,图片和大模型之间的翻译官


大模型天生"近视",它根本看不见像素

先泼盆冷水。

大模型看起来什么都能聊,但其实它的世界里只有一种东西:Token

Token 是什么?你可以理解成文字的最小单位。中文可能是"你好"这两个字,英文可能是"hello"或者更细的"hel"+"lo"。

大模型干的活,就是预测下一个 token 是什么,然后把 Token A 变成 Token B。它从来没见过像素长什么样。

但图片是什么?

图片是一堆密密麻麻的数字------每个像素的颜色值,RGB 三通道,排列成一个巨大的矩阵。

拿我自己的笔记本跑过测试:一张 512×512 的图片,就是 512×512×3 = 78万个数字。

对这 78 万个数字,大模型是什么感觉?

就像你面对一张写满密码的报纸------每个字你都认识(数字嘛),但连起来是什么意思?完全不知道。

所以,图片想进大模型的门,必须先"翻译"一下。

把像素世界,翻译成 Token 世界。

这个翻译工作,就是视觉 Token要干的事。


图片 Token 化四步走

翻译图片这件事,不是直接一股脑塞进去的。

它有一套流水线,分四步走。

第一步:分割

把图片切成小块。

就像你收到一个大快递,不会直接塞进柜子,而是先拆成小包裹。

视觉模型的做法是:把图片切成 16×16 像素的小方块。这些小方块有个专门的名字,叫 Patch

一张 224×224 的图片,能切成 (224÷16)×(224÷16) = 14×14 = 196 个 Patch。

第二步:编码

每个 Patch 送进一个叫 Vision Encoder 的家伙里。

这东西是专门训练来看图的,它能理解每个 Patch 里有什么------是猫耳朵,还是背景的草地。

编码之后,每个 Patch 变成了一个向量。这个向量,就是这个 Patch 的"特征"。

第三步:投影

但问题来了:Vision Encoder 输出的特征,是它自己学出来的"视觉语言"。而大模型只认"文本语言"。

这就像两个国家的人,一个说粤语,一个说普通话,表面上都是中文,但听不懂。

怎么办?需要一个翻译。

这个翻译就是 Projector,一个专门把视觉特征映射到文本空间的层。

第四步:拼接

到了这步,图片已经变成了"图片 Token"。

把它们和你的文字指令拼在一起:

复制代码
  [图片Token][图片Token]...[图片Token] + [你]的[文字][指令]

然后,一起送进大模型。

大模型一看:哦,这是图片 Token 和文字 Token 混在一起,它就懂了。


Vision Encoder:视觉领域的翻译员

说到编码器,这里有两个明星:ViT 和 CLIP。

ViT 是先来的那个。

ViT 全称 Vision Transformer,就是把 Transformer 架构直接用到图像上。

怎么用?它把每个 Patch 当成一个"词"。

原来的 Transformer 处理的是文字序列:"今天"-"天气"-"不错"。ViT 处理的是 Patch 序列:Patch1-Patch2-Patch3。

输入一张图,输出一个向量序列,表示图片里有什么。

ViT 很能打,但它有个问题:它是"单向"的,只懂图,不懂文字。

CLIP 就是来解决这个问题的。

上篇我们说过,CLIP 通过对比学习,让图像和文字在同一个空间里对齐。

CLIP 有两个编码器:图像编码器和文字编码器。狗图经过图像编码器,输出一个向量;"dog"经过文字编码器,输出另一个向量。相似度很高,说明它们在这个空间里是"邻居"。

所以 CLIP 其实已经是半个翻译官了------它既懂图,也懂文字,而且知道它们之间的关系。

这就是为什么现在很多多模态模型,用的都是 CLIP 作为 Vision Encoder。

用一个已经"双语精通"的编码器,总比从头教一个"只会看图"的编码器说要强。


Projector:跨模态语义鸿沟的桥梁

但 CLIP 编码器输出的向量,和大模型里的文本向量,还是有点不一样。

这就像两个人都说中文,但一个在北京长大,一个在上海长大------用词习惯、口音还是有差异。

Projector 就是那个消除差异的东西。

它的任务很明确:把视觉特征,翻译成大模型能理解的"语言"。

怎么实现?

最常见的做法是:MLP,多层感知机。就是几层神经网络,一层一层地把特征向量做变换,直到它"看起来像"文本向量。

这个 MLP 不是预训练好的,而是在训练多模态模型的时候一起学的。

训练的时候,给它看很多图文对:图片经过 CLIP 编码器,得到视觉特征;文字经过 LLM 的 embedding 层,得到文本特征。Projector 的任务,就是让这两者尽可能接近。

学完之后,Projector 就成了一个固定的翻译器------以后图片进来,它就知道怎么翻译了。

用生活类比来理解:

不同国家的插座形状不一样,你带电器出国,得用一个转换插头。Projector 就是那个万能转换插头,让视觉特征能"插进"大模型的接口。


从 LLaVA 到未来:视觉 Token 的进化史

视觉 Token 这套技术,不是凭空出现的。

它的演进,大致分三个阶段。

第一阶段:LLaVA 开山

2023 年,LLaVA 论文发布,提出了一个简单有效的范式:

用 CLIP ViT 作为 Vision Encoder,用一个 MLP 作为 Projector,连接到 LLaMA 大模型。

架构简单,但效果惊艳。它证明了:只要把图片"翻译"成 Token,大模型就能看图说话了。

LLaVA 是第一个真正意义上的开源多模态对话模型,影响深远。

第二阶段:Token 数量之争

LLaVA 用的是固定数量的图片 Token(比如 256 个)。

但 researchers 们开始想:Token 数量是越多越好吗?

FlexTok 提出了一个极端观点:1 个 Token 就能表示一整张图

1 个 Token?那图片信息岂不是丢失了?

结果让人意外:压缩到极致之后,模型依然能理解图片的主要语义。细节可能会丢,但"图里有什么"这种大问题,答得出来。

这说明:Token 数量不是关键,特征质量才是

第三阶段:全模态融合

最近的趋势,是让模型不只能看图,还能听、能说、能写。

Ola、Emu3 这些新模型,开始走向统一的 Token 空间------不管输入是图片、语音还是文字,都先转成 Token,再交给同一个大模型处理。


ViT vs VLM:一张图看明白关键差异

ViT(纯视觉) VLM(多模态)
输入 图片 Patch 序列 图片 Token + 文字 Token
核心架构 Transformer Vision Encoder + LLM + Projector
输出 图像特征向量 文本回答
投影层 Patch → Embedding(位置编码) 视觉特征 → 文本空间(Projector)
训练目标 图像分类/对比学习 图文对齐 + 语言建模

ViT 是"单打独斗"的视觉模型,VLM 是"图文融合"的多模态模型。

中间那个 Projector,就是把 ViT 的输出,变成 VLM 能用的输入的关键桥梁。


下篇预告

今天聊了图片是怎么送进大模型的,核心就是两个字:翻译

大模型只认 Token,图片是像素,这中间需要视觉 Token 来做翻译。

翻译分四步:分割图片成 Patch,用 Vision Encoder 提取特征,用 Projector 映射到文本空间,最后拼在一起送进 LLM。

Vision Encoder 负责"看懂图",Projector 负责"翻好译"。

那图片送进去之后,大模型是怎么"思考"这张图的?它又是怎么组织语言回答你的?

下篇我们接着聊------多模态大模型怎么工作?从图像理解到视觉问答

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