# Wuerstchen

[Wuerstchen](https://hf.co/papers/2306.00637) 模型通过将潜在空间压缩 42 倍，在不影响图像质量的情况下大幅降低计算成本并加速推理。在训练过程中，Wuerstchen 使用两个模型（VQGAN + 自动编码器）来压缩潜在表示，然后第三个模型（文本条件潜在扩散模型）在这个高度压缩的空间上进行条件化以生成图像。

为了将先验模型放入 GPU 内存并加速训练，尝试分别启用 `gradient_accumulation_steps`、`gradient_checkpointing` 和 `mixed_precision`。

本指南探讨 [train_text_to_image_prior.py](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/main/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py) 脚本，帮助您更熟悉它，以及如何根据您的用例进行适配。

在运行脚本之前，请确保从源代码安装库：

```bash
git clone https://github.com/huggingface/diffusers
cd diffusers
pip install .
```

然后导航到包含训练脚本的示例文件夹，并安装脚本所需的依赖项：

```bash
cd examples/wuerstchen/text_to_image
pip install -r requirements.txt
```

> [!TIP]
> 🤗 Accelerate 是一个帮助您在多个 GPU/TPU 上或使用混合精度进行训练的库。它会根据您的硬件和环境自动配置训练设置。查看 🤗 Accelerate [快速入门](https://huggingface.co/docs/accelerate/quicktour) 以了解更多信息。

初始化一个 🤗 Accelerate 环境：

```bash
accelerate config
```

要设置一个默认的 🤗 Accelerate 环境而不选择任何配置：

```bash
accelerate config default
```

或者，如果您的环境不支持交互式 shell，例如笔记本，您可以使用：

```py
from accelerate.utils import write_basic_config

write_basic_config()
```

最后，如果您想在自己的数据集上训练模型，请查看 [创建训练数据集](create_dataset) 指南，了解如何创建与训练脚本兼容的数据集。

> [!TIP]
> 以下部分重点介绍了训练脚本中对于理解如何修改它很重要的部分，但并未涵盖 [脚本](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/main/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py) 的详细信息。如果您有兴趣了解更多，请随时阅读脚本，并告诉我们您是否有任何问题或疑虑。

## 脚本参数

训练脚本提供了许多参数来帮助您自定义训练运行。所有参数及其描述都可以在 [`parse_args()`](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/6e68c71503682c8693cb5b06a4da4911dfd655ee/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py#L192) 函数中找到。它为每个参数提供了默认值，例如训练批次大小和学习率，但如果您愿意，也可以在训练命令中设置自己的值。

例如，要使用 fp16 格式的混合精度加速训练，请在训练命令中添加 `--mixed_precision` 参数：

```bash
accelerate launch train_text_to_image_prior.py \
  --mixed_precision="fp16"
```

大多数参数与 [文本到图像](text2image#script-parameters) 训练指南中的参数相同，因此让我们直接深入 Wuerstchen 训练脚本！

## 训练脚本

训练脚本也与 [文本到图像](text2image#training-script) 训练指南类似，但已修改以支持 Wuerstchen。本指南重点介绍 Wuerstchen 训练脚本中独特的代码。

[`main()`](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/6e68c71503682c8693cb5b06a4da4911dfd655ee/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py#L441) 函数首先初始化图像编码器 - 一个 [EfficientNet](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/main/examples/wuerstchen/text_to_image/modeling_efficient_net_encoder.py) - 以及通常的调度器和分词器。

```py
with ContextManagers(deepspeed_zero_init_disabled_context_manager()):
    pretrained_checkpoint_file = hf_hub_download("dome272/wuerstchen", filename="model_v2_stage_b.pt")
    state_dict = torch.load(pretrained_checkpoint_file, map_location="cpu")
    image_encoder = EfficientNetEncoder()
    image_encoder.load_state_dict(state_dict["effnet_state_dict"])
    image_encoder.eval()
```

您还将加载 `WuerstchenPrior` 模型以进行优化。

```py
prior = WuerstchenPrior.from_pretrained(args.pretrained_prior_model_name_or_path, subfolder="prior")

optimizer = optimizer_cls(
    prior.parameters(),
    lr=args.learning_rate,
    betas=(args.adam_beta1, args.adam_beta2),
    weight_decay=args.adam_weight_decay,
    eps=args.adam_epsilon,
)
```

接下来，您将对图像应用一些 [transforms](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/65ef7a0c5c594b4f84092e328fbdd73183613b30/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py#L656) 并对标题进行 [tokenize](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/65ef7a0c5c594b4f84092e328fbdd73183613b30/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py#L637)：

```py
def preprocess_train(examples):
    images = [image.conver
t("RGB") for image in examples[image_column]]
    examples["effnet_pixel_values"] = [effnet_transforms(image) for image in images]
    examples["text_input_ids"], examples["text_mask"] = tokenize_captions(examples)
    return examples
```

最后，[训练循环](https://github.com/huggingface/diffusers/blob/65ef7a0c5c594b4f84092e328fbdd73183613b30/examples/wuerstchen/text_to_image/train_text_to_image_prior.py#L656)处理使用`EfficientNetEncoder`将图像压缩到潜在空间，向潜在表示添加噪声，并使用`WuerstchenPrior`模型预测噪声残差。

```py
pred_noise = prior(noisy_latents, timesteps, prompt_embeds)
```

如果您想了解更多关于训练循环的工作原理，请查看[理解管道、模型和调度器](../using-diffusers/write_own_pipeline)教程，该教程分解了去噪过程的基本模式。

## 启动脚本

一旦您完成了所有更改或对默认配置满意，就可以启动训练脚本了！🚀

设置`DATASET_NAME`环境变量为Hub中的数据集名称。本指南使用[Naruto BLIP captions](https://huggingface.co/datasets/lambdalabs/naruto-blip-captions)数据集，但您也可以创建和训练自己的数据集（参见[创建用于训练的数据集](create_dataset)指南）。

> [!TIP]
> 要使用Weights & Biases监控训练进度，请在训练命令中添加`--report_to=wandb`参数。您还需要在训练命令中添加`--validation_prompt`以跟踪结果。这对于调试模型和查看中间结果非常有用。

```bash
export DATASET_NAME="lambdalabs/naruto-blip-captions"

accelerate launch  train_text_to_image_prior.py \
  --mixed_precision="fp16" \
  --dataset_name=$DATASET_NAME \
  --resolution=768 \
  --train_batch_size=4 \
  --gradient_accumulation_steps=4 \
  --gradient_checkpointing \
  --dataloader_num_workers=4 \
  --max_train_steps=15000 \
  --learning_rate=1e-05 \
  --max_grad_norm=1 \
  --checkpoints_total_limit=3 \
  --lr_scheduler="constant" \
  --lr_warmup_steps=0 \
  --validation_prompts="A robot naruto, 4k photo" \
  --report_to="wandb" \
  --push_to_hub \
  --output_dir="wuerstchen-prior-naruto-model"
```

训练完成后，您可以使用新训练的模型进行推理！

```py
import torch
from diffusers import AutoPipelineForText2Image
from diffusers.pipelines.wuerstchen import DEFAULT_STAGE_C_TIMESTEPS

pipeline = AutoPipelineForText2Image.from_pretrained("path/to/saved/model", torch_dtype=torch.float16).to("cuda")

caption = "A cute bird naruto holding a shield"
images = pipeline(
    caption,
    width=1024,
    height=1536,
    prior_timesteps=DEFAULT_STAGE_C_TIMESTEPS,
    prior_guidance_scale=4.0,
    num_images_per_prompt=2,
).images
```

## 下一步

恭喜您训练了一个Wuerstchen模型！要了解更多关于如何使用您的新模型的信息，请参
以下内容可能有所帮助：

- 查看 [Wuerstchen](../api/pipelines/wuerstchen#text-to-image-generation) API 文档，了解更多关于如何使用该管道进行文本到图像生成及其限制的信息。

<EditOnGithub source="https://github.com/huggingface/diffusers/blob/main/docs/source/zh/training/wuerstchen.md" />