The most advanced text-to-image (T2I) models require significant training costs (e.g., millions of GPU hours), seriously hindering the fundamental innovation for the AIGC community while increasing CO2 emissions. This paper introduces PIXART-$\alpha$, a Transformer-based T2I diffusion model whose image generation quality is competitive with state-of-the-art image generators (e.g., Imagen, SDXL, and even Midjourney), reaching near-commercial application standards. Additionally, it supports high-resolution image synthesis up to 1024px resolution with low training cost, as shown in Figure 1 and 2. To achieve this goal, three core designs are proposed: (1) Training strategy decomposition: We devise three distinct training steps that separately optimize pixel dependency, text-image alignment, and image aesthetic quality; (2) Efficient T2I Transformer: We incorporate cross-attention modules into Diffusion Transformer (DiT) to inject text conditions and streamline the computation-intensive class-condition branch; (3) High-informative data: We emphasize the significance of concept density in text-image pairs and leverage a large Vision-Language model to auto-label dense pseudo-captions to assist text-image alignment learning. As a result, PIXART-$\alpha$'s training speed markedly surpasses existing large-scale T2I models, e.g., PIXART-$\alpha$ only takes 10.8% of Stable Diffusion v1.5's training time (675 vs. 6,250 A100 GPU days), saving nearly \$300,000 (\$26,000 vs. \$320,000) and reducing 90% CO2 emissions. Moreover, compared with a larger SOTA model, RAPHAEL, our training cost is merely 1%. Extensive experiments demonstrate that PIXART-$\alpha$ excels in image quality, artistry, and semantic control. We hope PIXART-$\alpha$ will provide new insights to the AIGC community and startups to accelerate building their own high-quality yet low-cost generative models from scratch.


翻译:最先进的文本到图像(T2I)模型需要巨大的训练成本(例如数百万GPU小时),这严重阻碍了AIGC社区的基础创新,同时增加了二氧化碳排放。本文提出PIXART-$\alpha$,一种基于Transformer的T2I扩散模型,其图像生成质量可与最先进的图像生成器(例如Imagen、SDXL甚至Midjourney)相媲美,达到近商业应用标准。此外,它支持高达1024px分辨率的高分辨率图像合成,且训练成本较低,如图1和图2所示。为实现这一目标,本文提出三项核心设计:(1) 训练策略分解:我们设计了三个不同的训练步骤,分别优化像素依赖性、文本-图像对齐和图像美学质量;(2) 高效T2I Transformer:我们将交叉注意力模块集成到扩散Transformer(DiT)中,以注入文本条件并简化计算密集的类别条件分支;(3) 高信息量数据:我们强调文本-图像对中概念密度的重要性,并利用大型视觉-语言模型自动标注密集的伪描述文本,以辅助文本-图像对齐学习。因此,PIXART-$\alpha$的训练速度显著超过现有大规模T2I模型,例如PIXART-$\alpha$仅需Stable Diffusion v1.5 10.8%的训练时间(675 vs. 6,250 A100 GPU天),节省近30万美元(2.6万 vs. 32万美元),并减少90%的二氧化碳排放。此外,与更大的SOTA模型RAPHAEL相比,我们的训练成本仅为1%。大量实验证明,PIXART-$\alpha$在图像质量、艺术性和语义控制方面表现出色。我们希望PIXART-$\alpha$能为AIGC社区和初创公司提供新见解,以加速从零构建高质量且低成本的生成模型。

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