AI-modeller och plattformar
Paint3D: En introduktion
Den djupa generativa AI-modellens framvÃĪxt har accelererat utvecklingen av AI med anmÃĪrkningsvÃĪrda fÃķrmÃĨgor inom naturligt sprÃĨk, 3D-generering, bildgenerering och tal syntes. 3D-generativa modeller har fÃķrÃĪndrat mÃĨnga branscher och tillÃĪmpningar, och revolutionerat den nuvarande 3D-produktionslandskapet. Men mÃĨnga nuvarande djupa generativa modeller mÃķter ett vanligt hinder: komplexa ledningar och genererade nÃĪt med belysnings-texturer ÃĪr ofta ofÃķrenliga med traditionella rendering-pipelines som PBR (Physically Based Rendering). Diffusionsbaserade modeller, som genererar 3D-tillgÃĨngar utan belysnings-texturer, har anmÃĪrkningsvÃĪrda fÃķrmÃĨgor fÃķr generering av olika 3D-tillgÃĨngar, vilket fÃķrbÃĪttrar befintliga 3D-ramverk inom branscher som film, spel och fÃķrstÃĪrkt/virtuell verklighet.
I den hÃĪr artikeln kommer vi att diskutera Paint3D, ett nytt grov-till-fint ramverk som kan producera olika, hÃķgupplÃķsta 2K UV-texturkartor fÃķr otexurerade 3D-nÃĪt, villkorade pÃĨ antingen visuella eller textbaserade inmatningar. Den viktigaste utmaningen som Paint3D hanterar ÃĪr att generera hÃķgkvalitativa texturer utan att infÃķra belysningsinformation, vilket tillÃĨter anvÃĪndare att redigera eller om-belysa inom moderna grafikpipeliner. FÃķr att hantera detta problem anvÃĪnder Paint3D-ramverket ett fÃķrtrÃĪnat 2D-diffusionsmodell fÃķr att utfÃķra multi-vy-texturfusion och generera vy-villkorliga bilder, som initialt producerar en grov texturkarta. Men eftersom 2D-modeller inte kan fullstÃĪndigt inaktivera belysnings-effekter eller representera 3D-former fullstÃĪndigt, kan texturkartan visa belysningsartefakter och ofullstÃĪndiga omrÃĨden.
I den hÃĪr artikeln kommer vi att undersÃķka Paint3D-ramverket i detalj, och jÃĪmfÃķra det med befintliga djupa generativa ramverk. SÃĨ, lÃĨt oss bÃķrja.
Paint3D: En introduktion
Djupa generativa AI-modeller har visat anmÃĪrkningsvÃĪrda fÃķrmÃĨgor inom naturligt sprÃĨk, 3D-generering och bildsyntes, och har implementerats i verkliga tillÃĪmpningar, vilket har revolutionerat 3D-genereringsindustrin. Men trots deras anmÃĪrkningsvÃĪrda fÃķrmÃĨgor producerar moderna djupa generativa AI-ramverk ofta nÃĪt med komplexa ledningar och kaotiska belysnings-texturer som ÃĪr ofÃķrenliga med konventionella rendering-pipelines, inklusive Physically Based Rendering (PBR). LikasÃĨ har textursyntes utvecklats snabbt, sÃĪrskilt med anvÃĪndning av 2D-diffusionsmodeller. Dessa modeller anvÃĪnder effektivt fÃķrtrÃĪnade djup-till-bild-diffusionsmodeller och textvillkor fÃķr att generera hÃķgkvalitativa texturer. Men en betydande utmaning kvarstÃĨr: fÃķr-belysning av texturer kan negativt pÃĨverka den slutliga 3D-miljÃķ-renderingen, och introducera belysningsfel nÃĪr ljus justeras inom vanliga arbetsflÃķden, som visas i fÃķljande bild.

Som observerats fungerar texturkartor utan fÃķr-belysning smidigt med traditionella rendering-pipelines, och levererar exakta resultat. I kontrast innehÃĨller texturkartor med fÃķr-belysning olÃĪmpliga skuggor nÃĪr om-belysning tillÃĪmpas. Texturgenereringsramverk trÃĪnade pÃĨ 3D-data erbjuder en alternativ approach, och genererar texturer genom att fÃķrstÃĨ en specifik 3D-objekts geometri. Men dessa ramverk kan sakna den generaliseringsfÃķrmÃĨga som behÃķvs fÃķr att tillÃĪmpa modellen pÃĨ 3D-objekt utanfÃķr deras trÃĪningsdata.
Nuvarande texturgenereringsmodeller mÃķter tvÃĨ kritiska utmaningar: att uppnÃĨ bred generalisering Ãķver olika objekt med hjÃĪlp av bildguider eller olika prompter, och att eliminera sammansatt belysning frÃĨn fÃķr-trÃĪningsresultat. FÃķr-belysning av texturer kan stÃķra den slutliga 3D-miljÃķ-renderingen. Dessutom, eftersom fÃķrtrÃĪnade 2D-diffusionsmodeller endast tillhandahÃĨller 2D-resultat i vy-domÃĪnen, saknar de en fullstÃĪndig fÃķrstÃĨelse av former, vilket leder till inkonsekvenser i att upprÃĪtthÃĨlla vy-konsistens fÃķr 3D-objekt.
FÃķr att hantera dessa utmaningar utvecklar Paint3D-ramverket ett dubbel-stegs-textur-diffusionsmodell fÃķr 3D-objekt som generaliserar Ãķver olika fÃķrtrÃĪnade generativa modeller och bevarar vy-konsistens medan det genererar belysningsfria texturer.
Paint3D ÃĪr ett dubbel-stegs, grov-till-fint texturgenereringsmodell som utnyttjar de starka prompt-guiderna och bildgenereringsfÃķrmÃĨgorna hos fÃķrtrÃĪnade generativa AI-modeller fÃķr att texturera 3D-objekt. I det fÃķrsta steget samparas multi-vy-bilder frÃĨn ett fÃķrtrÃĪnat djup-medvetet 2D-bild-diffusionsmodell progressivt, vilket mÃķjliggÃķr generalisering av hÃķgkvalitativa, rika texturresultat frÃĨn olika prompter. Modellen genererar sedan en initial texturkarta genom att back-projicera dessa bilder pÃĨ 3D-nÃĪtets yta. I det andra steget fokuserar modellen pÃĨ att generera belysningsfria texturer genom att implementera metoder som anvÃĪnds av diffusionsmodeller specialiserade pÃĨ att ta bort belysningspÃĨverkan och fÃķrfinar form-medvetna ofullstÃĪndiga omrÃĨden. Under hela processen genererar Paint3D-ramverket konsekvent hÃķgkvalitativa 2K-texturer semantiskt, och eliminerar intrinsic belysnings-effekter.

I sammanfattning ÃĪr Paint3D ett nytt, grov-till-fint generativt AI-modell designat fÃķr att producera olika, belysningsfria, hÃķgupplÃķsta 2K UV-texturkartor fÃķr otexurerade 3D-nÃĪt. Det syftar till att uppnÃĨ topppresterande resultat i texturering av 3D-objekt med olika villkorliga inmatningar, inklusive text och bilder, och erbjuder betydande fÃķrdelar fÃķr syntes och grafikredigeringsuppgifter.
Metodik och arkitektur
Paint3D-ramverket genererar och fÃķrfinar texturkartor progressivt fÃķr att producera olika och hÃķgkvalitativa texturer fÃķr 3D-modeller med villkorliga inmatningar som bilder och prompter, som visas i fÃķljande bild.

Steg 1: Progressiv grov texturgenerering
I det initiala grova texturgenereringssteget anvÃĪnder Paint3D fÃķrtrÃĪnade 2D-bild-diffusionsmodeller fÃķr att sampara multi-vy-bilder, som sedan back-projiceras pÃĨ nÃĪtets yta fÃķr att skapa de initiala texturkartorna. Detta steg bÃķrjar med att generera en djupkarta frÃĨn olika kameravyer. Modellen anvÃĪnder djupvillkor fÃķr att sampara bilder frÃĨn diffusionsmodellen, som sedan back-projiceras pÃĨ 3D-nÃĪtets yta. Denna alternativa rendering, sampning och back-projektion approach fÃķrbÃĪttrar konsistensen av textur-nÃĪt och hjÃĪlper till att progressivt generera texturkartan.
Processen bÃķrjar med de synliga omrÃĨdena av 3D-nÃĪtet, och fokuserar pÃĨ att generera textur frÃĨn den fÃķrsta kameravyn genom att rendera 3D-nÃĪtet till en djupkarta. En textur-bild sampas sedan baserat pÃĨ utseende och djupvillkor, och back-projiceras pÃĨ nÃĪtet. Denna metod upprepas fÃķr efterfÃķljande vy-punkter, och inkorporerar tidigare texturer fÃķr att rendera inte bara en djup-bild, utan ocksÃĨ en partiellt fÃĪrgad RGB-bild med ofÃĪrgade masker. Modellen anvÃĪnder en djup-medveten bild-inpainting-encoder fÃķr att fylla ofÃĪrgade omrÃĨden, och genererar en komplett grov texturkarta genom att back-projicera inpaintade bilder pÃĨ 3D-nÃĪtets yta.
FÃķr mer komplexa scener eller objekt anvÃĪnder modellen flera vyer. Initialt fÃĨngar den tvÃĨ djupkartor frÃĨn symmetriska vy-punkter och kombinerar dem till en djup-grid, som ersÃĪtter en enskild djup-bild fÃķr multi-vy-djup-medveten textur-sampning.
Steg 2: Textur-fÃķrfining i UV-rymd
Trots att det genererar logiska grova texturkartor uppstÃĨr utmaningar som textur-hÃĨl frÃĨn rendering-processer och belysnings-skuggor frÃĨn 2D-bild-diffusionsmodeller. FÃķr att hantera dessa utfÃķr Paint3D en diffusionsprocess i UV-rymd baserat pÃĨ den grova texturkartan, och fÃķrbÃĪttrar det visuella utseendet och lÃķser problemen.
Men att fÃķrfinar texturkartan i UV-rymd kan introducera diskontinuiteter pÃĨ grund av fragmenteringen av kontinuerliga texturer till enskilda fragment. FÃķr att mildra detta fÃķrfinar Paint3D texturkartan genom att anvÃĪnda adjacency-informationen av textur-fragment. I UV-rymd representerar positionskartan 3D-adjacency-informationen av textur-fragment, och behandlar varje icke-bakgrundselement som en 3D-punktkoordinat. Modellen anvÃĪnder en ytterligare positionskart-encoder, liknande ControlNet, fÃķr att integrera denna adjacency-information under diffusionsprocessen.
Modellen anvÃĪnder samtidigt positionen av den villkorliga encodern och andra encoders fÃķr att utfÃķra fÃķrfiningsuppgifter i UV-rymd, och erbjuder tvÃĨ fÃķrmÃĨgor: UVHD (UV High Definition) och UV-inpainting. UVHD fÃķrbÃĪttrar det visuella utseendet och estetiken, och anvÃĪnder en bild-fÃķrbÃĪttrings-encoder och position-encoder med diffusionsmodellen. UV-inpainting fyller textur-hÃĨl, och undviker sjÃĪlv-occlusion-problem frÃĨn rendering. FÃķrfiningssteget bÃķrjar med UV-inpainting, fÃķljt av UVHD fÃķr att producera en slutlig fÃķrfinad texturkarta.
Genom att integrera dessa fÃķrfiningsmetoder genererar Paint3D-ramverket kompletta, olika, hÃķgupplÃķsta och belysningsfria UV-texturkartor, vilket gÃķr det till en robust lÃķsning fÃķr texturering av 3D-objekt.
Paint3D: Experiment och resultat
Paint3D-modellen anvÃĪnder Stable Diffusion text2image-modellen fÃķr att assistera med textur-genereringsuppgifter, medan bild-encodern-komponenten hanterar bild-villkor. FÃķr att fÃķrbÃĪttra kontrollen Ãķver villkorliga uppgifter som bild-inpainting, djup-hantering och hÃķg-upplÃķsta bilder, anvÃĪnder Paint3D-ramverket ControlNet-domÃĪn-encoders. Modellen implementeras pÃĨ PyTorch-ramverket, med rendering och textur-projektioner som utfÃķrs pÃĨ Kaolin.
Text till texturer jÃĪmfÃķrelse
FÃķr att utvÃĪrdera Paint3D:s prestanda bÃķrjar vi med att analysera dess textur-generering nÃĪr den ÃĪr villkorad med text-prompter, och jÃĪmfÃķr den med befintliga toppmodeller som Text2Tex, TEXTure och LatentPaint. Som visas i fÃķljande bild excellerar Paint3D-ramverket inte bara i att generera hÃķgkvalitativa textur-detajer, utan ocksÃĨ i att syntetisera en belysningsfri texturkarta.
Genom att utnyttja de robusta fÃķrmÃĨgorna hos Stable Diffusion och ControlNet-encoders, erbjuder Paint3D ÃķverlÃĪgsen textur-kvalitet och flexibilitet. JÃĪmfÃķrelsen betonar Paint3D:s fÃķrmÃĨga att producera detaljerade, hÃķgupplÃķsta texturer utan infÃķrd belysning, vilket gÃķr det till en ledande lÃķsning fÃķr 3D-texturering-uppgifter.

I jÃĪmfÃķrelse ÃĪr Latent-Paint-ramverket benÃĪget att generera suddiga texturer som resulterar i underoptimala visuella effekter. Ã andra sidan genererar TEXTure-ramverket klara texturer, men saknar smidighet och visar mÃĪrkbara splicing och sÃķmmar. Slutligen genererar Text2Tex-ramverket slÃĪta texturer pÃĨ ett anmÃĪrkningsvÃĪrt sÃĪtt, men misslyckas med att replikera prestandan fÃķr att generera fina texturer med intrikata detaljer. FÃķljande bild jÃĪmfÃķr Paint3D-ramverket med befintliga toppmodeller kvantitativt.

Som det kan observeras, ÃķvertrÃĪffar Paint3D-ramverket alla befintliga modeller, och med en betydande marginal pÃĨ nÃĪstan 30% fÃķrbÃĪttring i FID-baslinjen och ungefÃĪr 40% fÃķrbÃĪttring i KID-baslinjen. FÃķrbÃĪttringen i FID- och KID-baslinje-poÃĪng visar Paint3D:s fÃķrmÃĨga att generera hÃķgkvalitativa texturer Ãķver olika objekt och kategorier.
Bild till textur jÃĪmfÃķrelse
FÃķr att generera Paint3D:s generativa fÃķrmÃĨgor med visuella prompter, anvÃĪnder vi TEXTure-modellen som baslinjen. Som nÃĪmnts tidigare, anvÃĪnder Paint3D-modellen en bild-encoder frÃĨn text2image-modellen frÃĨn Stable Diffusion. Som det kan ses i fÃķljande bild, syntetiserar Paint3D-ramverket exquisita texturer pÃĨ ett anmÃĪrkningsvÃĪrt sÃĪtt, och kan fortfarande upprÃĪtthÃĨlla hÃķg trohet i fÃķrhÃĨllande till bild-villkoret.

à andra sidan kan TEXTure-ramverket generera en textur som liknar Paint3D, men det misslyckas med att representera textur-detajerna i bild-villkoret exakt. Dessutom, som visas i fÃķljande bild, levererar Paint3D-ramverket bÃĪttre FID- och KID-baslinje-poÃĪng jÃĪmfÃķrt med TEXTure-ramverket, med den fÃķrra minskningen frÃĨn 40,83 till 26,86, medan den senare visar en minskning frÃĨn 9,76 till 4,94.

Slutliga tankar
I den hÃĪr artikeln har vi talat om Paint3D, ett nytt grov-till-fint ramverk som kan producera belysningsfria, olika och hÃķgupplÃķsta 2K UV-texturkartor fÃķr otexurerade 3D-nÃĪt, villkorade pÃĨ antingen visuella eller textbaserade inmatningar. Den viktigaste hÃķjdpunkten i Paint3D-ramverket ÃĪr att det kan generera belysningsfria hÃķgupplÃķsta 2K UV-texturer som ÃĪr semantiskt konsekventa utan att vara villkorade pÃĨ bild- eller text-inmatningar. Tack vare sin grov-till-fina approach, producerar Paint3D-ramverket belysningsfria, olika och hÃķgupplÃķsta texturkartor, och levererar bÃĪttre prestanda ÃĪn befintliga toppmodeller.












