EasyCache:无需训练的视频生成加速神器,让AI视频告别漫长等待

EasyCache:无需训练,智能加速视频扩散模型推理,大幅缩短AI视频生成时间。

原文标题:EasyCache:无需训练的视频扩散模型推理加速——极简高效的视频生成提速方案

原文作者:机器之心

冷月清谈:

近年来,扩散模型在视频生成领域取得了突破性进展,能合成高质量长视频,但也面临推理慢、算力消耗高的问题。单次生成一部5秒720P视频需耗时数小时。为解决这一瓶颈,本文提出了EasyCache框架。

EasyCache的核心创新在于其“无需训练、无需模型结构改动、无需离线统计”的特性。它通过深入分析扩散模型的去噪过程,发现在去噪中后期,模型的“变换速率”(Transformation rate, Kt)趋于稳定,这意味着很多步骤的输出变化微乎其微。EasyCache正是利用这一规律,动态检测模型的“稳定期”,然后直接复用历史计算结果,从而跳过大量冗余的神经网络前向推理步骤

其实现机制精妙:通过定义和度量每一步的“变换速率”,并设定一个累计误差阈值进行自适应判断。只要预估的输出变化率低于阈值,就复用缓存,否则重新计算并刷新缓存。同时,前几步作为“热身”阶段,仍进行完整推理以确保初期结构信息的准确捕捉。

实验证明,EasyCache在HunyuanVideo、Wan2.1等主流视频生成模型上均实现了两倍以上的推理加速,同时还保持甚至提升了视频的PSNR、SSIM等质量指标,实现了几乎无损的高质量生成。它甚至与稀疏注意力等技术可叠加,将总加速比提升至3.3倍以上,将数小时的生成时间大幅缩短至约33分钟。这项创新为AI视频生成技术在实际应用中的大规模落地提供了坚实基础。

怜星夜思:

1、文章提到EasyCache是“无需训练、即插即用”的,这听起来很方便。那相较于我们常听到的模型量化、剪枝或者知识蒸馏这些优化方法,EasyCache在实际部署和应用场景上有什么独特的优势和劣势呢?特别是在对视频质量要求很高的AI生成任务中。
2、文章里提到最终目标是“实时视频生成”,EasyCache虽然让速度快了很多,但离真正的实时互动还是有距离的。大家觉得除了这种推理加速,我们还需要在视频生成模型的哪些方面有重大突破,才能真正实现那种“所见即所得”的实时生成体验呢?比如模型架构、数据处理或者硬件之类的?
3、视频生成速度这么快,质量还那么好,我们是不是也要想想它可能带来的负面影响,比如合成视频(deepfake)会更容易制作?作为技术开发者或者使用者,我们应该怎么应对这些潜在的风险呢?有没有什么行业规范或者技术手段可以限制滥用?

原文内容


论文作者团队简介:本文第一作者周鑫,共同第一作者梁定康,均为华中科技大学博士生,导师为白翔教授。合作者包括华中科技大学陈楷锦、冯天瑞、林鸿凯,旷视科技陈习武、丁宜康、谭飞杨和香港大学赵恒爽助理教授。


在HunyuanVideo上,EasyCache在复杂场景下保持与原视频的一致外观,同时显著加速


1. 研究背景与动机


近年来,随着扩散模型(Diffusion Models)和扩散 Transformer(DiT)在视频生成领域的广泛应用,AI 合成视频的质量和连贯性有了飞跃式提升。像 OpenAI Sora、HunyuanVideo、Wan2.1 等大模型,已经能够生成结构清晰、细节丰富且高度连贯的长视频内容,为数字内容创作、虚拟世界和多媒体娱乐带来了巨大变革。


但与此同时,推理慢、算力消耗高的问题也日益突出。以 HunyuanVideo 为例,生成一个 5 秒、720P 分辨率的视频,单次推理在单张 H20 上需要 2 小时。这种高昂的资源代价,极大限制了扩散视频生成技术在实时互动、移动端和大规模生产场景的应用落地。


造成这一瓶颈的核心原因,是扩散模型在生成过程中需要多次迭代去噪,每一步都要进行完整的神经网络前向推理,导致大量冗余计算。如何在不影响视频质量的前提下,大幅提升推理效率,成为亟需突破的难点。



  • 论文标题:

    Less is Enough: Training-Free Video Diffusion Acceleration via Runtime-Adaptive Caching

  • 论文地址:

    https://arxiv.org/abs/2507.02860

  • 代码地址(已开源): 

    https://github.com/H-EmbodVis/EasyCache

  • 项目主页:

    https://h-embodvis.github.io/EasyCache/



2. 方法创新:EasyCache 的设计与原理


本论文提出的 EasyCache,是一种无需训练、无需模型结构改动、无需离线统计的推理加速新框架。它的核心思想非常直接:在推理过程中,动态检测模型输出的 「稳定期」,复用历史计算结果以减少冗余推理步骤。


2.1 扩散过程的 「变换速率」 规律


扩散模型的生成过程可以理解为 「逐步去噪」:每一步都从当前潜变量出发,预测噪声并更新状态,逐渐还原出清晰的视频内容。将一个 step 内的全部 DiT blocks 看做一个函数,可以考虑某个 step 的 「方向导数」 的一阶近似:


图片


为了便于分析,将其求均值和范数以简化为数值(变换速率,Transformation rate):


图片


通过对扩散 Transformer 的内部特征分析,发现:


  • 在去噪初期,模型输出变化剧烈,可能需要完整推理以捕捉全局结构;

  • 但在中后期,模型的 「变换速率」 趋于稳定,行为近似线性,细节微调为主。



这种 「稳定性」 意味着,许多步骤的输出可以用之前某一步的结果做近似,大量冗余计算可以被跳过。


2.2 EasyCache 的自适应缓存机制


EasyCache 的具体实现流程如下:


(1)变换速率度量


定义每一步的 「变换速率」

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,用于衡量当前输出对输入的敏感度。我们惊讶地发现,尽管整个模型的输入输出在时间步层面变化剧烈且呈现不同的变化模式,Kt在去噪后期却能保持相对稳定。


(2)自适应判据与缓存复用


  • 设定累计误差阈值,动态累计每步的输出变化率(误差指标Et)。具体而言,假定Kt在局部为常数,可以通过下一个 step 的输入变化与Kt一起协同判断输出的变化率(局部稳定性判断),将预估的输出变化率累加可以作为累计误差估计

  • 只要Et低于τ,就直接复用上一次完整推理的变换向量,否则重新计算并刷新缓存。

  • 前 R 步为 warm-up,全部完整推理,确保初期结构信息不丢失。



(3)无需训练与模型改动


EasyCache 完全在推理阶段生效,不需要模型重训练,也不需修改原有网络结构,可以做到 「即插即用」。


3. 实验结果与可视化分析


论文在 OpenSora、Wan2.1、HunyuanVideo 等多个主流视频生成模型上进行了系统实验,考察了推理速度与生成质量的平衡。


3.1 定量实验结果



  • EasyCache 在 HunyuanVideo 上实现 2.2 倍加速,PSNR 提升 36%,SSIM 提升 14%,LPIPS 大幅下降,视频质量几乎无损。在 Wan2.1 上也取得了超过 2 倍的加速比。



  • 在图像生成任务(如 FLUX.1-dev)同样可带来 4.6 倍加速,并提升 FID 等指标。



  • EasyCache 与 SVG 等稀疏注意力技术可叠加,平均可达 3.3 倍加速,总体推理时长从 2 小时缩短到 33 分钟。


3.2 可视化对比


论文展示了不同方法生成的视频帧对比:


  • 静态缓存和 TeaCache 等方法在细节、结构和清晰度上均有不同程度损失;

  • EasyCache 生成的视频在视觉效果上与原始模型几乎一致,细节保留优秀,且无明显模糊或结构错乱。更多可视化请见:https://h-embodvis.github.io/EasyCache/


 在Wan2.1-14B上,EasyCache成功地保留了文字


EasyCache能够在SVG的基础上进一步将加速倍数提高到三倍以上


4. 总结与未来展望


EasyCache 为视频扩散模型的推理加速提供了一种极简、高效、训练无关的新范式。它通过深入挖掘扩散过程的内在规律,实现了大幅提速且几乎无损的高质量视频生成,为扩散模型在实际应用中的落地提供了坚实基础。未来,随着模型和有关加速技术的持续提升,我们期望能进一步逼近 「实时视频生成」 的目标。


© THE END 

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回#话题1:EasyCache这种基于运行时缓存的优化,与传统的静态模型优化(如量化、剪枝、知识蒸馏)在哲学上是不同的。EasyCache是利用推理过程中的动态冗余,不改变模型本身结构或精度,属于“无损”加速。而量化和剪枝通常需要重新训练或微调,且存在精度损失风险(尽管可以很小)。知识蒸馏则需要一个单独的教师模型。EasyCache的优势在于其“即插即用”和无损特性,使得它更适合于已部署模型或对模型原汁原味性能要求高的场景,尤其对于视频生成这种对帧一致性、细节纹理敏感的任务,避免了额外的模型改造和验证成本。但其劣势在于,它可能无法像激进的量化或剪枝那样达到极致的模型体积和功耗削减。

哎,#话题3这事儿,说白了就是矛和盾的问题。技术进步肯定挡不住,而且往好处想,AI视频生成能大大降低内容创作门槛,让更多普通人也能表达创意。但要说完全避免滥用?我觉得不太可能。人类的恶意想象力是无限的。我们能做的,就是不断升级‘打假’工具,同时呼吁立法、加强监管。当然,最重要的还是提升每个人的辨别能力,别什么都信。眼见不一定为实,耳听也不一定为真,这句老话在AI时代尤其重要!

就#话题2而言,实时生成嘛,除了模型算法,我觉得工程化落地和算力成本也是大头。现在生成个视频需要的GPU资源太贵了,HCI那种单卡H20跑两小时谁受得了?所以,要不就是模型能够像游戏渲染那样,把大部分复杂的计算预烘焙掉,只保留极小一部分实时渲染;要不就是出现更普惠的AI芯片,能把单位算力成本打下来。再就是用户体验端,是不是可以接受某种模糊渐进式的生成,先看到低清预览,再逐步细化高质量输出?这能有效缓解实时性的压力。

针对#话题3:高质量、高效率的AI视频生成技术确实是双刃剑。技术本身无罪,但滥用问题凸显。从社区层面看,我认为可以倡导和推行‘AI生成内容标识’标准,类似数字水印或元数据嵌入,明确内容由AI生成,并强制要求平台识别和展示。这需要跨行业合作,甚至政府层面立法支持。同时,加强公众对合成媒体的辨识能力教育也非常重要,提高全民媒介素养。技术上,除了正向应用,也可以投入资源研究‘反深度伪造’技术,但这是一个猫鼠游戏,道高一尺魔高一丈的情况时有发生。

关于#话题1:作为一个搞部署的,EasyCache这种‘无需训练’简直就是福音!你想啊,量化剪枝什么的,听着牛,但实际操作起来,哪个不是得来回跑实验,调参数,确保效果不降?有时候还得重新训一小段。这玩意儿直接部署上去就能提速,对我们这种追求效率和稳定性的简直是杀手锏。尤其视频生成,帧丢了一点色彩变了点可能就穿帮了,这种方法能保证质量很关键。当然啦,如果你的硬件资源实在有限,非要把模型压到极致小,那可能还是得考虑量化这种物理瘦身法。

看了#话题1的讨论:我理解就是EasyCache是个‘聪明’的打工人,发现老板(模型)有时候会做重复工作,它就悄悄把老板做过的结果记下来,下次直接拿出来用,老板都不知道自己少干活了,钱(时间)却省了!而那些量化剪枝就像是给老板做瘦身手术或者断舍离,虽然可能更省空间,但总归是动了‘刀’的,得小心翼翼别搞坏了。所以EasyCache就是‘不动声色地提高效率’,高!实在是高!