论文笔记：通用世界模型WorldDreamer

背景

  现有的世界模型仅限于游戏或驾驶等特定场景，限制了它们捕捉一般世界动态环境复杂性的能力。针对这一挑战，本文提出了WorldDreamer，这是一个开创性的世界模型，旨在培养对一般世界物理和运动的全面理解，这大大增强了视频生成的能力。 通过把视觉输入映射到离散标记并预测被屏蔽的标记，worlddream将世界建模框架为无监督的视觉序列建模挑战。在此过程中，结合了多模态提示来促进世界模型内的交互。实验表明，WorldDreamer 擅长生成不同场景的视频，包括自然场景和驾驶环境。

模型

  WorldDreamer的整体框架如图2所示。初始阶段包括使用视觉标记器将视觉信号（即图像和视频）编码为离散的标记。这些令牌在被STPT处理之前经过精心设计的屏蔽策略。同时，文本信号和动作信号分别编码到嵌入中，作为多模态提示。STPT 参与预测屏蔽视觉标记的关键任务，然后由视觉解码器对其进行解码，从而促进多个上下文中的视频生成和编辑。
  为了训练 WorldDreamer，文中构建了 Visual-Text-Action 数据的三元组，其中训练监督仅涉及预测屏蔽的视觉标记，而无需任何额外的监督信号。WorldDreamer还支持没有文本或动作数据的训练，这不仅降低了数据收集的难度，而且使WorldDreamer能够学习无条件或单条件视频生成。在推理时，WorldDreamer可以完成各种视频生成和视频编辑任务：
  图像到视频，仅需要单个图像输入，并将剩余帧视为被屏蔽。WorldDreamer 还可以根据单个图像条件和文本条件预测未来帧。
  视频风格化，可以输入视频片段，并随机屏蔽某些像素。WorldDreamer 可以根据两种输入语言改变视频风格，例如创建秋季主题效果。
  文本到视频，提供语言输入允许 WorldDreamer 预测相应的视频，假设所有视觉标记都被屏蔽。
  视频修复，可以输入视频片段，并手动屏蔽感兴趣区域。WorldDreamer 可以根据输入语言和未屏蔽的视觉信号填充屏蔽部分。
  动作到视频，输入驾驶场景的初始帧以及未来的驾驶命令可以让 WorldDreamer 预测未来的帧。

实验

  文中进行了全面的视觉实验，展示了 Worlddreamer 在不同场景下实现视频生成和视频编辑的能力，以证明 WorldDreamer 对一般世界的一般视觉动态有了深刻的理解。
  图像到视频 WorldDreamer 擅长在各种场景中生成高保真图像到视频。如图 5 所示，根据初始图像输入，Worlddreamer 能够生成高质量的电影景观视频。

  文本到视频 图 6 展示了 WorldDreamer 在从跨各种风格范式的文本生成视频方面的出色熟练程度。
  视频修复 如图 7 所示，WorldDreamer 展现出卓越的高质量视频修复能力。

  视频风格化 图 8 展示了 WorldDreamer 在提供高质量视频风格化方面表现出色。通过提供随机生成的视觉令牌蒙版和指示所需修改的风格提示，WorldDreamer 令人信服地转换原始视频，在风格化过程中实现真正逼真的结果。  从动作到视频 WorldDreamer 展示了根据自动驾驶背景下的动作生成视频的能力。如图9所示，给定相同的初始帧和不同的驾驶动作，WorldDreamer可以根据不同的驾驶动作（例如控制汽车左转或右转）生成不同的未来视频。