AI影片生成技術的演進之路

從像素到世界

追溯從早期模糊、不連貫的片段,到由擴散模型與變換器驅動、能夠模擬物理世界的驚艷飛躍。

技術演進時間軸

2014 - 2018

早期探索:像素預測

最初的嘗試使用循環神經網路(RNN)逐幀預測像素,如同「猜謎」一般生成後續畫面。這種方法因長期依賴導致誤差累積,生成的影片會快速變得模糊和失真。

圖解:RNN 序列預測與誤差累積

幀 T

(真實)

RNN 單元

幀 T+1

(預測)

幀 T+1

(預測)

RNN 單元

幀 T+2

(模糊)

核心挑戰:誤差累積導致畫面快速失真。

2018 - 2022

基礎範式:GAN與VAE

GAN(生成對抗網路)透過「生成器」與「判別器」的博弈提升畫質,但難以保證時間一致性。VAE(變分自編碼器)學習資料的潛在表示,但生成結果常伴有模糊和模式崩潰問題。

圖解:GAN 的動態博弈

隨機雜訊
生成器 (偽造者) → 假影片
假影片
判別器 (鑑賞家)
真视频
真实数据

← 最佳化生成器

最佳化判別器 →

核心挑戰:GAN訓練不穩定且影片缺乏時間連貫性。

2022 - 2023

擴散革命:潛在擴散模型(LDM)

為解決計算成本問題,潛在擴散模型(LDM)誕生。它巧妙地利用VAE將影片壓縮到低維潛在空間,再由擴散模型在此空間中進行高效的去噪生成,最後由VAE解碼回像素空間。這一架構極大提升了效率和實用性。

圖解:潛在擴散模型 (LDM) 工作流

原始影片
VAE 編碼器
潛在表示
在低維空間中進行擴散去噪
生成影片
VAE 解碼器
去噪後潛在表示

意義:實現了計算效率和生成品質的完美結合。

2024年初

架構巔峰:擴散變換器(DiT)

以Sora為代表,該架構用Transformer取代了U-Net作為擴散模型的骨幹。透過將影片解構為時空補丁(Spatio-temporal Patches),Transformer的自注意力機制能捕捉長距離時空依賴,從根本上解決了時間連貫性難題。

圖解:Sora核心架構 - 擴散變換器

原始影片
1. 影片壓縮網路處理

2. 潛在空間被解構為時空補丁序列

Diffusion Transformer 模型

3. 像處理語言一樣處理補丁序列

意義:將影片生成視為「視覺語言」的序列建模,實現質的飛躍。

2024 - 至今

多模態融合:視聽一體

技術競爭進入新維度,模型不僅追求更長的生成時間,更開始實現音視頻同步生成,使內容更具沉浸感。Google Veo 3等模型開始整合原生音訊生成能力,標誌著向完整、沉浸的多模態內容生成邁進。

圖解:統一多模態生成

文字提示: "海浪拍打沙灘"
統一多模態模型
影片生成
音訊生成
同步的音視頻輸出

趨勢:從單一模態生成,走向視、聽等多感官內容的協同創作。

前沿模型技術剖析

OpenAI Sora

採用擴散變換器(DiT)架構,以「世界模擬器」為目標,在物理真實感、長時程連貫性和多模態能力上設立了行業新標杆。

擴散變換器

Google Veo / Lumiere

核心為時空U-Net(STUNet)架構,一次性生成整個時空體,追求極致平滑和全域一致的運動,並深度整合Gemini,實現強大語義控制。

時空U-Net

Runway Gen-3

作為行業先驅,其演進體現了從「影片轉換」到「直接創造」的趨勢。Gen-3專注於精細的鏡頭、動作控制和照片級真實感人類生成。

多模態生成

Pika Labs

以使用者友善的介面和快速生成著稱,極大推動了AI影片的普及。模型在效率、提示詞遵循度和創意效果上表現出色。

高效易用

快手 Kling

採用擴散變換器架構,並融合3D時空注意力機制,集眾家之所長,旨在精確模擬真實世界的物理和運動規律。

融合架構

Luma Dream Machine

專注於高品質的生成效果和獨特的自然語言編輯能力,允許使用者透過指令直接修改已生成的影片內容,提升了可控性。

自然語言編輯

Wan2.1 (通義萬相)

一個全面且開放的影片基礎模型套件。其一大亮點是可在消費級GPU上運行,並率先實現了在影片中生成中英雙語文字的能力,極大增強了實用性。

開源貢獻

挑戰、倫理與未來

當前技術局限

  • 物理與邏輯錯誤: 對複雜物理交互(如流體、玻璃破碎)的模擬仍不準確,常出現違背常理的現象。
  • 長時一致性: 儘管大幅改善,但在長影片或多鏡頭場景中,角色、物體的身份一致性仍是挑戰。
  • 細節保真度: 處理精細細節(如人手、文字)時仍會出錯,生成內容缺乏高頻細節。
  • 可控性與編輯性: 對生成影片中特定元素的精確、後期編輯仍是技術難題。

倫理與信任體系

  • 深度偽造 (Deepfakes): 技術被濫用於製造虛假資訊、進行欺詐和侵犯個人權利,是當前最大的倫理風險。
  • 內容憑證 (C2PA標準): 為應對風險,行業正推廣C2PA「內容憑證」標準。它為數位內容創建一個防篡改的「營養標籤」,記錄其來源、作者和修改歷史(包括是否由AI生成),旨在重建數位世界的信任。
  • 未來展望:通用物理世界模擬器: 技術的終極目標不僅是內容創作,更是構建能理解並預測物理世界規律的通用模擬器,將在科研、工程等領域產生深遠影響。