Merge pull request #278 from kohya-ss/dev

Dev

README-ja.md

@@ -16,9 +16,10 @@ GUIやPowerShellスクリプトなど、より使いやすくする機能が[bma
 
 当リポジトリ内およびnote.comに記事がありますのでそちらをご覧ください（将来的にはすべてこちらへ移すかもしれません）。
 
+* [学習について、共通編](./train_README-ja.md) : データ整備やオプションなど
+    * [データセット設定](./config_README-ja.md)
 * [DreamBoothの学習について](./train_db_README-ja.md)
 * [fine-tuningのガイド](./fine_tune_README_ja.md):
-BLIPによるキャプショニングと、DeepDanbooruまたはWD14 taggerによるタグ付けを含みます
 * [LoRAの学習について](./train_network_README-ja.md)
 * [Textual Inversionの学習について](./train_ti_README-ja.md)
 * note.com [画像生成スクリプト](https://note.com/kohya_ss/n/n2693183a798e)
@@ -131,6 +132,8 @@ pip install --use-pep517 --upgrade -r requirements.txt
 
 LoRAの実装は[cloneofsimo氏のリポジトリ](https://github.com/cloneofsimo/lora)を基にしたものです。感謝申し上げます。
 
+Conv2d 3x3への拡大は [cloneofsimo氏](https://github.com/cloneofsimo/lora) が最初にリリースし、KohakuBlueleaf氏が [LoCon](https://github.com/KohakuBlueleaf/LoCon) でその有効性を明らかにしたものです。KohakuBlueleaf氏に深く感謝します。
+
 ## ライセンス
 
 スクリプトのライセンスはASL 2.0ですが（Diffusersおよびcloneofsimo氏のリポジトリ由来のものも同様）、一部他のライセンスのコードを含みます。

README.md

@@ -26,11 +26,12 @@ The scripts are tested with PyTorch 1.12.1 and 1.13.0, Diffusers 0.10.2.
 
 ## Links to how-to-use documents
 
-All documents are in Japanese currently, and CUI based.
+All documents are in Japanese currently.
 
+* [Training guide - common](./train_README-ja.md) : data preparation, options etc...
+    * [Dataset config](./config_README-ja.md)
 * [DreamBooth training guide](./train_db_README-ja.md)
 * [Step by Step fine-tuning guide](./fine_tune_README_ja.md):
-Including BLIP captioning and tagging by DeepDanbooru or WD14 tagger
 * [training LoRA](./train_network_README-ja.md)
 * [training Textual Inversion](./train_ti_README-ja.md)
 * note.com [Image generation](https://note.com/kohya_ss/n/n2693183a798e)
@@ -110,11 +111,13 @@ Once the commands have completed successfully you should be ready to use the new
 
 ## Credits
 
-The implementation for LoRA is based on [cloneofsimo's repo](https://github.com/cloneofsimo/lora). Thank you for great work!!!
+The implementation for LoRA is based on [cloneofsimo's repo](https://github.com/cloneofsimo/lora). Thank you for great work!
+
+The LoRA expansion to Conv2d 3x3 was initially released by cloneofsimo and its effectiveness was demonstrated at [LoCon](https://github.com/KohakuBlueleaf/LoCon) by KohakuBlueleaf. Thank you so much KohakuBlueleaf!
 
 ## License
 
-The majority of scripts is licensed under ASL 2.0 (including codes from Diffusers, cloneofsimo's), however portions of the project are available under separate license terms:
+The majority of scripts is licensed under ASL 2.0 (including codes from Diffusers, cloneofsimo's and LoCon), however portions of the project are available under separate license terms:
 
 [Memory Efficient Attention Pytorch](https://github.com/lucidrains/memory-efficient-attention-pytorch): MIT
 
@@ -124,45 +127,101 @@ The majority of scripts is licensed under ASL 2.0 (including codes from Diffuser
 
 ## Change History
 
-- 23 Feb. 2023, 2023/2/23:
-  - Fix instability training issue in ``train_network.py``.
-    - ``fp16`` training is probably not affected by this issue.
-    - Training with ``float`` for SD2.x models will work now. Also training with ``bf16`` might be improved. 
-    - This issue seems to have occurred in [PR#190](https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/pull/190).
-  - Add some metadata to LoRA model. Thanks to space-nuko!
-  - Raise an error if optimizer options conflict (e.g. ``--optimizer_type`` and ``--use_8bit_adam``.) 
-  - Support ControlNet in ``gen_img_diffusers.py`` (no documentation yet.)
-  - ``train_network.py`` で学習が不安定になる不具合を修正しました。
-    - ``fp16`` 精度での学習には恐らくこの問題は影響しません。
-    - ``float`` 精度での SD2.x モデルの学習が正しく動作するようになりました。また ``bf16`` 精度の学習も改善する可能性があります。
-    - この問題は [PR#190](https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/pull/190) から起きていたようです。
-  - いくつかのメタデータを LoRA モデルに追加しました。 space-nuko 氏に感謝します。
-  - オプティマイザ関係のオプションが矛盾していた場合、エラーとするように修正しました（例: ``--optimizer_type`` と ``--use_8bit_adam``）。
-  - ``gen_img_diffusers.py`` で ControlNet をサポートしました（ドキュメントはのちほど追加します）。
+- 10 Mar. 2023, 2023/3/10: release v0.5.1
+  - Fix to LoRA modules in the model are same to the previous (before 0.5.0) if Conv2d-3x3 is disabled (no `conv_dim` arg, default).
+    - Conv2D with kernel size 1x1 in ResNet modules were accidentally included in v0.5.0.
+    - Trained models with v0.5.0 will work with Web UI's built-in LoRA and Additional Networks extension.
+  - Fix an issue that dim (rank) of LoRA module is limited to the in/out dimensions of the target Linear/Conv2d (in case of the dim > 320).
+  - `resize_lora.py` now have a feature to `dynamic resizing` which means each LoRA module can have different ranks (dims). Thanks to mgz-dev for this great work!
+    - The appropriate rank is selected based on the complexity of each module with an algorithm specified in the command line arguments. For details: https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/pull/243
+  - Multiple GPUs training is finally supported in `train_network.py`. Thanks to ddPn08 to solve this long running issue!
+  - Dataset with fine-tuning method (with metadata json) now works without images if `.npz` files exist. Thanks to rvhfxb!
+  - `train_network.py` can work if the current directory is not the directory where the script is in. Thanks to mio2333!
+  - Fix `extract_lora_from_models.py` and `svd_merge_lora.py` doesn't work with higher rank (>320).
 
-- 22 Feb. 2023, 2023/2/22:
-  - Refactor optmizer options. Thanks to mgz-dev!
-    - Add ``--optimizer_type`` option for each training script. Please see help. Japanese documentation is [here](https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/blob/main/train_network_README-ja.md#%E3%82%AA%E3%83%97%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%B6%E3%81%AE%E6%8C%87%E5%AE%9A%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6).
-    - ``--use_8bit_adam`` and ``--use_lion_optimizer`` options also work, but override above option.
-  - Add SGDNesterov and its 8bit.
-  - Add [D-Adaptation](https://github.com/facebookresearch/dadaptation) optimizer. Thanks to BootsofLagrangian and all! 
-    - Please install D-Adaptation optimizer with ``pip install dadaptation`` (it is not in requirements.txt currently.)
-    - Please see https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/181 for details.
-  - Add AdaFactor optimizer. Thanks to Toshiaki!
-  - Extra lr scheduler settings (num_cycles etc.) are working in training scripts other than ``train_network.py``.
-  - Add ``--max_grad_norm`` option for each training script for gradient clipping. ``0.0`` disables clipping. 
-  - Symbolic link can be loaded in each training script. Thanks to TkskKurumi!
-  - オプティマイザ関連のオプションを見直しました。mgz-dev氏に感謝します。
-    - ``--optimizer_type`` を各学習スクリプトに追加しました。ドキュメントは[こちら](https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/blob/main/train_network_README-ja.md#%E3%82%AA%E3%83%97%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%B6%E3%81%AE%E6%8C%87%E5%AE%9A%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6)。
-    - ``--use_8bit_adam`` と ``--use_lion_optimizer`` のオプションは依然として動作しますがoptimizer_typeを上書きしますのでご注意ください。
-  - SGDNesterov オプティマイザおよびその8bit版を追加しました。
-  - [D-Adaptation](https://github.com/facebookresearch/dadaptation) オプティマイザを追加しました。BootsofLagrangian 氏および諸氏に感謝します。
-    - ``pip install dadaptation`` コマンドで別途インストールが必要です（現時点ではrequirements.txtに含まれておりません）。
-    - こちらのissueもあわせてご覧ください。 https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/181 
-  - AdaFactor オプティマイザを追加しました。Toshiaki氏に感謝します。 
-  - 追加のスケジューラ設定（num_cycles等）が ``train_network.py`` 以外の学習スクリプトでも使えるようになりました。
-  - 勾配クリップ時の最大normを指定する ``--max_grad_norm`` オプションを追加しました。``0.0``を指定するとクリップしなくなります。
-  - 各学習スクリプトでシンボリックリンクが読み込めるようになりました。TkskKurumi氏に感謝します。
+  - LoRAのConv2d-3x3拡張を行わない場合（`conv_dim` を指定しない場合）、以前（v0.5.0）と同じ構成になるよう修正しました。
+    - ResNetのカーネルサイズ1x1のConv2dが誤って対象になっていました。
+    - ただv0.5.0で学習したモデルは Additional Networks 拡張、およびWeb UIのLoRA機能で問題なく使えると思われます。
+  - LoRAモジュールの dim (rank) が、対象モジュールの次元数以下に制限される不具合を修正しました（320より大きい dim を指定した場合）。
+  - `resize_lora.py` に `dynamic resizing` （リサイズ後の各LoRAモジュールが異なるrank (dim) を持てる機能）を追加しました。mgz-dev 氏の貢献に感謝します。
+    - 適切なランクがコマンドライン引数で指定したアルゴリズムにより自動的に選択されます。詳細はこちらをご覧ください: https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/pull/243
+  - `train_network.py` でマルチGPU学習をサポートしました。長年の懸案を解決された ddPn08 氏に感謝します。
+  - fine-tuning方式のデータセット（メタデータ.jsonファイルを使うデータセット）で `.npz` が存在するときには画像がなくても動作するようになりました。rvhfxb 氏に感謝します。
+  - 他のディレクトリから `train_network.py` を呼び出しても動作するよう変更しました。 mio2333 氏に感謝します。
+  - `extract_lora_from_models.py` および `svd_merge_lora.py` が320より大きいrankを指定すると動かない不具合を修正しました。
+  
+- 9 Mar. 2023, 2023/3/9: release v0.5.0
+  - There may be problems due to major changes. If you cannot revert back to the previous version when problems occur, please do not update for a while.
+  - Minimum metadata (module name, dim, alpha and network_args) is recorded even with `--no_metadata`, issue https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/254
+  - `train_network.py` supports LoRA for Conv2d-3x3 (extended to conv2d with a kernel size not 1x1).
+    - Same as a current version of [LoCon](https://github.com/KohakuBlueleaf/LoCon). __Thank you very much KohakuBlueleaf for your help!__
+      - LoCon will be enhanced in the future. Compatibility for future versions is not guaranteed.
+    - Specify `--network_args` option like: `--network_args "conv_dim=4" "conv_alpha=1"`
+    - [Additional Networks extension](https://github.com/kohya-ss/sd-webui-additional-networks) version 0.5.0 or later is required to use 'LoRA for Conv2d-3x3' in Stable Diffusion web UI.
+    - __Stable Diffusion web UI built-in LoRA does not support 'LoRA for Conv2d-3x3' now. Consider carefully whether or not to use it.__
+  - Merging/extracting scripts also support LoRA for Conv2d-3x3.
+  - Free CUDA memory after sample generation to reduce VRAM usage, issue https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/260 
+  - Empty caption doesn't cause error now, issue https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/258
+  - Fix sample generation is crashing in Textual Inversion training when using templates, or if height/width is not divisible by 8.
+  - Update documents (Japanese only).
+
+  - 大きく変更したため不具合があるかもしれません。問題が起きた時にスクリプトを前のバージョンに戻せない場合は、しばらく更新を控えてください。
+  - 最低限のメタデータ（module name, dim, alpha および network_args）が `--no_metadata` オプション指定時にも記録されます。issue https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/254
+  - `train_network.py` で LoRAの Conv2d-3x3 拡張に対応しました（カーネルサイズ1x1以外のConv2dにも対象範囲を拡大します）。
+    - 現在のバージョンの [LoCon](https://github.com/KohakuBlueleaf/LoCon) と同一の仕様です。__KohakuBlueleaf氏のご支援に深く感謝します。__
+      - LoCon が将来的に拡張された場合、それらのバージョンでの互換性は保証できません。
+    - `--network_args` オプションを `--network_args "conv_dim=4" "conv_alpha=1"` のように指定してください。
+    - Stable Diffusion web UI での使用には [Additional Networks extension](https://github.com/kohya-ss/sd-webui-additional-networks) のversion 0.5.0 以降が必要です。
+    - __Stable Diffusion web UI の LoRA 機能は LoRAの Conv2d-3x3 拡張に対応していないようです。使用するか否か慎重にご検討ください。__
+  - マージ、抽出のスクリプトについても LoRA の Conv2d-3x3 拡張に対応しました.
+  - サンプル画像生成後にCUDAメモリを解放しVRAM使用量を削減しました。 issue https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/260 
+  - 空のキャプションが使えるようになりました。 issue https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/issues/258
+  - Textual Inversion 学習でテンプレートを使ったとき、height/width が 8 で割り切れなかったときにサンプル画像生成がクラッシュするのを修正しました。
+  - ドキュメント類を更新しました。
+
+  - Sample image generation:
+    A prompt file might look like this, for example
+
+    ```
+    # prompt 1
+    masterpiece, best quality, 1girl, in white shirts, upper body, looking at viewer, simple background --n low quality, worst quality, bad anatomy,bad composition, poor, low effort --w 768 --h 768 --d 1 --l 7.5 --s 28
+
+    # prompt 2
+    masterpiece, best quality, 1boy, in business suit, standing at street, looking back --n low quality, worst quality, bad anatomy,bad composition, poor, low effort --w 576 --h 832 --d 2 --l 5.5 --s 40
+    ```
+
+    Lines beginning with `#` are comments. You can specify options for the generated image with options like `--n` after the prompt. The following can be used.
+
+    * `--n` Negative prompt up to the next option.
+    * `--w` Specifies the width of the generated image.
+    * `--h` Specifies the height of the generated image.
+    * `--d` Specifies the seed of the generated image.
+    * `--l` Specifies the CFG scale of the generated image.
+    * `--s` Specifies the number of steps in the generation.
+
+    The prompt weighting such as `( )` and `[ ]` are not working.
+
+  - サンプル画像生成：
+    プロンプトファイルは例えば以下のようになります。
+
+    ```
+    # prompt 1
+    masterpiece, best quality, 1girl, in white shirts, upper body, looking at viewer, simple background --n low quality, worst quality, bad anatomy,bad composition, poor, low effort --w 768 --h 768 --d 1 --l 7.5 --s 28
+
+    # prompt 2
+    masterpiece, best quality, 1boy, in business suit, standing at street, looking back --n low quality, worst quality, bad anatomy,bad composition, poor, low effort --w 576 --h 832 --d 2 --l 5.5 --s 40
+    ```
+
+    `#` で始まる行はコメントになります。`--n` のように「ハイフン二個＋英小文字」の形でオプションを指定できます。以下が使用可能できます。
+
+    * `--n` Negative prompt up to the next option.
+    * `--w` Specifies the width of the generated image.
+    * `--h` Specifies the height of the generated image.
+    * `--d` Specifies the seed of the generated image.
+    * `--l` Specifies the CFG scale of the generated image.
+    * `--s` Specifies the number of steps in the generation.
+
+    `( )` や `[ ]` などの重みづけは動作しません。
 
 Please read [Releases](https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/releases) for recent updates.
 最近の更新情報は [Release](https://github.com/kohya-ss/sd-scripts/releases) をご覧ください。

config_README-ja.md

@@ -0,0 +1,279 @@
+For non-Japanese speakers: this README is provided only in Japanese in the current state. Sorry for inconvenience. We will provide English version in the near future.
+
+`--dataset_config` で渡すことができる設定ファイルに関する説明です。
+
+## 概要
+
+設定ファイルを渡すことにより、ユーザが細かい設定を行えるようにします。
+
+* 複数のデータセットが設定可能になります
+    * 例えば `resolution` をデータセットごとに設定して、それらを混合して学習できます。
+    * DreamBooth の手法と fine tuning の手法の両方に対応している学習方法では、DreamBooth 方式と fine tuning 方式のデータセットを混合することが可能です。
+* サブセットごとに設定を変更することが可能になります
+    * データセットを画像ディレクトリ別またはメタデータ別に分割したものがサブセットです。いくつかのサブセットが集まってデータセットを構成します。
+    * `keep_tokens` や `flip_aug` 等のオプションはサブセットごとに設定可能です。一方、`resolution` や `batch_size` といったオプションはデータセットごとに設定可能で、同じデータセットに属するサブセットでは値が共通になります。詳しくは後述します。
+
+設定ファイルの形式は JSON か TOML を利用できます。記述のしやすさを考えると [TOML](https://toml.io/ja/v1.0.0-rc.2) を利用するのがオススメです。以下、TOML の利用を前提に説明します。
+
+TOML で記述した設定ファイルの例です。
+
+```toml
+[general]
+shuffle_caption = true
+caption_extension = '.txt'
+keep_tokens = 1
+
+# これは DreamBooth 方式のデータセット
+[[datasets]]
+resolution = 512
+batch_size = 4
+keep_tokens = 2
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\hoge'
+  class_tokens = 'hoge girl'
+  # このサブセットは keep_tokens = 2 （所属する datasets の値が使われる）
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\fuga'
+  class_tokens = 'fuga boy'
+  keep_tokens = 3
+
+  [[datasets.subsets]]
+  is_reg = true
+  image_dir = 'C:\reg'
+  class_tokens = 'human'
+  keep_tokens = 1
+
+# これは fine tuning 方式のデータセット
+[[datasets]]
+resolution = [768, 768]
+batch_size = 2
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\piyo'
+  metadata_file = 'C:\piyo\piyo_md.json'
+  # このサブセットは keep_tokens = 1 （general の値が使われる）
+```
+
+この例では、3 つのディレクトリを DreamBooth 方式のデータセットとして 512x512 (batch size 4) で学習させ、1 つのディレクトリを fine tuning 方式のデータセットとして 768x768 (batch size 2) で学習させることになります。
+
+## データセット・サブセットに関する設定
+
+データセット・サブセットに関する設定は、登録可能な箇所がいくつかに分かれています。
+
+* `[general]`
+    * 全データセットまたは全サブセットに適用されるオプションを指定する箇所です。
+    * データセットごとの設定及びサブセットごとの設定に同名のオプションが存在していた場合には、データセット・サブセットごとの設定が優先されます。
+* `[[datasets]]`
+    * `datasets` はデータセットに関する設定の登録箇所になります。各データセットに個別に適用されるオプションを指定する箇所です。
+    * サブセットごとの設定が存在していた場合には、サブセットごとの設定が優先されます。
+* `[[datasets.subsets]]`
+    * `datasets.subsets` はサブセットに関する設定の登録箇所になります。各サブセットに個別に適用されるオプションを指定する箇所です。
+
+先程の例における、画像ディレクトリと登録箇所の対応に関するイメージ図です。
+
+```
+C:\
+├─ hoge  ->  [[datasets.subsets]] No.1  ┐                        ┐
+├─ fuga  ->  [[datasets.subsets]] No.2  |->  [[datasets]] No.1   |->  [general]
+├─ reg   ->  [[datasets.subsets]] No.3  ┘                        |
+└─ piyo  ->  [[datasets.subsets]] No.4  -->  [[datasets]] No.2   ┘
+```
+
+画像ディレクトリがそれぞれ1つの `[[datasets.subsets]]` に対応しています。そして `[[datasets.subsets]]` が1つ以上組み合わさって1つの `[[datasets]]` を構成します。`[general]` には全ての `[[datasets]]`, `[[datasets.subsets]]` が属します。
+
+登録箇所ごとに指定可能なオプションは異なりますが、同名のオプションが指定された場合は下位の登録箇所にある値が優先されます。先程の例の `keep_tokens` オプションの扱われ方を確認してもらうと理解しやすいかと思います。
+
+加えて、学習方法が対応している手法によっても指定可能なオプションが変化します。
+
+* DreamBooth 方式専用のオプション
+* fine tuning 方式専用のオプション
+* caption dropout の手法が使える場合のオプション
+
+DreamBooth の手法と fine tuning の手法の両方とも利用可能な学習方法では、両者を併用することができます。
+併用する際の注意点として、DreamBooth 方式なのか fine tuning 方式なのかはデータセット単位で判別を行っているため、同じデータセット中に DreamBooth 方式のサブセットと fine tuning 方式のサブセットを混在させることはできません。
+つまり、これらを併用したい場合には異なる方式のサブセットが異なるデータセットに所属するように設定する必要があります。
+
+プログラムの挙動としては、後述する `metadata_file` オプションが存在していたら fine tuning 方式のサブセットだと判断します。
+そのため、同一のデータセットに所属するサブセットについて言うと、「全てが `metadata_file` オプションを持つ」か「全てが `metadata_file` オプションを持たない」かのどちらかになっていれば問題ありません。
+
+以下、利用可能なオプションを説明します。コマンドライン引数と名称が同一のオプションについては、基本的に説明を割愛します。他の README を参照してください。
+
+### 全学習方法で共通のオプション
+
+学習方法によらずに指定可能なオプションです。
+
+#### データセット向けオプション
+
+データセットの設定に関わるオプションです。`datasets.subsets` には記述できません。
+
+| オプション名 | 設定例 | `[general]` | `[[datasets]]` |
+| ---- | ---- | ---- | ---- |
+| `batch_size` | `1` | o | o |
+| `bucket_no_upscale` | `true` | o | o |
+| `bucket_reso_steps` | `64` | o | o |
+| `enable_bucket` | `true` | o | o |
+| `max_bucket_reso` | `1024` | o | o |
+| `min_bucket_reso` | `128` | o | o |
+| `resolution` | `256`, `[512, 512]` | o | o |
+
+* `batch_size`
+    * コマンドライン引数の `--train_batch_size` と同等です。
+
+これらの設定はデータセットごとに固定です。
+つまり、データセットに所属するサブセットはこれらの設定を共有することになります。
+例えば解像度が異なるデータセットを用意したい場合は、上に挙げた例のように別々のデータセットとして定義すれば別々の解像度を設定可能です。
+
+#### サブセット向けオプション
+
+サブセットの設定に関わるオプションです。
+
+| オプション名 | 設定例 | `[general]` | `[[datasets]]` | `[[dataset.subsets]]` |
+| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
+| `color_aug` | `false` | o | o | o |
+| `face_crop_aug_range` | `[1.0, 3.0]` | o | o | o |
+| `flip_aug` | `true` | o | o | o |
+| `keep_tokens` | `2` | o | o | o |
+| `num_repeats` | `10` | o | o | o |
+| `random_crop` | `false` | o | o | o |
+| `shuffle_caption` | `true` | o | o | o |
+
+* `num_repeats`
+    * サブセットの画像の繰り返し回数を指定します。fine tuning における `--dataset_repeats` に相当しますが、`num_repeats` はどの学習方法でも指定可能です。
+
+### DreamBooth 方式専用のオプション
+
+DreamBooth 方式のオプションは、サブセット向けオプションのみ存在します。
+
+#### サブセット向けオプション
+
+DreamBooth 方式のサブセットの設定に関わるオプションです。
+
+| オプション名 | 設定例 | `[general]` | `[[datasets]]` | `[[dataset.subsets]]` |
+| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
+| `image_dir` | `‘C:\hoge’` | - | - | o（必須） |
+| `caption_extension` | `".txt"` | o | o | o |
+| `class_tokens` | `“sks girl”` | - | - | o |
+| `is_reg` | `false` | - | - | o |
+
+まず注意点として、 `image_dir` には画像ファイルが直下に置かれているパスを指定する必要があります。従来の DreamBooth の手法ではサブディレクトリに画像を置く必要がありましたが、そちらとは仕様に互換性がありません。また、`5_cat` のようなフォルダ名にしても、画像の繰り返し回数とクラス名は反映されません。これらを個別に設定したい場合、`num_repeats` と `class_tokens` で明示的に指定する必要があることに注意してください。
+
+* `image_dir`
+    * 画像ディレクトリのパスを指定します。指定必須オプションです。
+    * 画像はディレクトリ直下に置かれている必要があります。
+* `class_tokens`
+    * クラストークンを設定します。
+    * 画像に対応する caption ファイルが存在しない場合にのみ学習時に利用されます。利用するかどうかの判定は画像ごとに行います。`class_tokens` を指定しなかった場合に caption ファイルも見つからなかった場合にはエラーになります。
+* `is_reg`
+    * サブセットの画像が正規化用かどうかを指定します。指定しなかった場合は `false` として、つまり正規化画像ではないとして扱います。
+
+### fine tuning 方式専用のオプション
+
+fine tuning 方式のオプションは、サブセット向けオプションのみ存在します。
+
+#### サブセット向けオプション
+
+fine tuning 方式のサブセットの設定に関わるオプションです。
+
+| オプション名 | 設定例 | `[general]` | `[[datasets]]` | `[[dataset.subsets]]` |
+| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
+| `image_dir` | `‘C:\hoge’` | - | - | o |
+| `metadata_file` | `'C:\piyo\piyo_md.json'` | - | - | o（必須） |
+
+* `image_dir`
+    * 画像ディレクトリのパスを指定します。DreamBooth の手法の方とは異なり指定は必須ではありませんが、設定することを推奨します。
+        * 指定する必要がない状況としては、メタデータファイルの生成時に `--full_path` を付与して実行していた場合です。
+    * 画像はディレクトリ直下に置かれている必要があります。
+* `metadata_file`
+    * サブセットで利用されるメタデータファイルのパスを指定します。指定必須オプションです。
+        * コマンドライン引数の `--in_json` と同等です。
+    * サブセットごとにメタデータファイルを指定する必要がある仕様上、ディレクトリを跨いだメタデータを1つのメタデータファイルとして作成することは避けた方が良いでしょう。画像ディレクトリごとにメタデータファイルを用意し、それらを別々のサブセットとして登録することを強く推奨します。
+
+### caption dropout の手法が使える場合に指定可能なオプション
+
+caption dropout の手法が使える場合のオプションは、サブセット向けオプションのみ存在します。
+DreamBooth 方式か fine tuning 方式かに関わらず、caption dropout に対応している学習方法であれば指定可能です。
+
+#### サブセット向けオプション
+
+caption dropout が使えるサブセットの設定に関わるオプションです。
+
+| オプション名 | `[general]` | `[[datasets]]` | `[[dataset.subsets]]` |
+| ---- | ---- | ---- | ---- |
+| `caption_dropout_every_n_epochs` | o | o | o |
+| `caption_dropout_rate` | o | o | o |
+| `caption_tag_dropout_rate` | o | o | o |
+
+## 重複したサブセットが存在する時の挙動
+
+DreamBooth 方式のデータセットの場合、その中にある `image_dir` が同一のサブセットは重複していると見なされます。
+fine tuning 方式のデータセットの場合は、その中にある `metadata_file` が同一のサブセットは重複していると見なされます。
+データセット中に重複したサブセットが存在する場合、2個目以降は無視されます。
+
+一方、異なるデータセットに所属している場合は、重複しているとは見なされません。
+例えば、以下のように同一の `image_dir` を持つサブセットを別々のデータセットに入れた場合には、重複していないと見なします。
+これは、同じ画像でも異なる解像度で学習したい場合に役立ちます。
+
+```toml
+# 別々のデータセットに存在している場合は重複とは見なされず、両方とも学習に使われる
+
+[[datasets]]
+resolution = 512
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\hoge'
+
+[[datasets]]
+resolution = 768
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\hoge'
+```
+
+## コマンドライン引数との併用
+
+設定ファイルのオプションの中には、コマンドライン引数のオプションと役割が重複しているものがあります。
+
+以下に挙げるコマンドライン引数のオプションは、設定ファイルを渡した場合には無視されます。
+
+* `--train_data_dir`
+* `--reg_data_dir`
+* `--in_json`
+
+以下に挙げるコマンドライン引数のオプションは、コマンドライン引数と設定ファイルで同時に指定された場合、コマンドライン引数の値よりも設定ファイルの値が優先されます。特に断りがなければ同名のオプションとなります。
+
+| コマンドライン引数のオプション     | 優先される設定ファイルのオプション |
+| ---------------------------------- | ---------------------------------- |
+| `--bucket_no_upscale`              |                                    |
+| `--bucket_reso_steps`              |                                    |
+| `--caption_dropout_every_n_epochs` |                                    |
+| `--caption_dropout_rate`           |                                    |
+| `--caption_extension`              |                                    |
+| `--caption_tag_dropout_rate`       |                                    |
+| `--color_aug`                      |                                    |
+| `--dataset_repeats`                | `num_repeats`                      |
+| `--enable_bucket`                  |                                    |
+| `--face_crop_aug_range`            |                                    |
+| `--flip_aug`                       |                                    |
+| `--keep_tokens`                    |                                    |
+| `--min_bucket_reso`                |                                    |
+| `--random_crop`                    |                                    |
+| `--resolution`                     |                                    |
+| `--shuffle_caption`                |                                    |
+| `--train_batch_size`               | `batch_size`                       |
+
+## エラーの手引き
+
+現在、外部ライブラリを利用して設定ファイルの記述が正しいかどうかをチェックしているのですが、整備が行き届いておらずエラーメッセージがわかりづらいという問題があります。
+将来的にはこの問題の改善に取り組む予定です。
+
+次善策として、頻出のエラーとその対処法について載せておきます。
+正しいはずなのにエラーが出る場合、エラー内容がどうしても分からない場合は、バグかもしれないのでご連絡ください。
+
+* `voluptuous.error.MultipleInvalid: required key not provided @ ...`: 指定必須のオプションが指定されていないというエラーです。指定を忘れているか、オプション名を間違って記述している可能性が高いです。
+  * `...` の箇所にはエラーが発生した場所が載っています。例えば `voluptuous.error.MultipleInvalid: required key not provided @ data['datasets'][0]['subsets'][0]['image_dir']` のようなエラーが出たら、0 番目の `datasets` 中の 0 番目の `subsets` の設定に `image_dir` が存在しないということになります。
+* `voluptuous.error.MultipleInvalid: expected int for dictionary value @ ...`: 指定する値の形式が不正というエラーです。値の形式が間違っている可能性が高いです。`int` の部分は対象となるオプションによって変わります。この README に載っているオプションの「設定例」が役立つかもしれません。
+* `voluptuous.error.MultipleInvalid: extra keys not allowed @ ...`: 対応していないオプション名が存在している場合に発生するエラーです。オプション名を間違って記述しているか、誤って紛れ込んでいる可能性が高いです。
+
+

fine_tune.py

@@ -13,7 +13,11 @@ import diffusers
 from diffusers import DDPMScheduler
 
 import library.train_util as train_util
-
+import library.config_util as config_util
+from library.config_util import (
+  ConfigSanitizer,
+  BlueprintGenerator,
+)
 
 def collate_fn(examples):
   return examples[0]
@@ -30,25 +34,36 @@ def train(args):
 
   tokenizer = train_util.load_tokenizer(args)
 
-  train_dataset = train_util.FineTuningDataset(args.in_json, args.train_batch_size, args.train_data_dir,
-                                               tokenizer, args.max_token_length, args.shuffle_caption, args.keep_tokens,
-                                               args.resolution, args.enable_bucket, args.min_bucket_reso, args.max_bucket_reso,
-                                               args.bucket_reso_steps, args.bucket_no_upscale,
-                                               args.flip_aug, args.color_aug, args.face_crop_aug_range, args.random_crop,
-                                               args.dataset_repeats, args.debug_dataset)
+  blueprint_generator = BlueprintGenerator(ConfigSanitizer(False, True, True))
+  if args.dataset_config is not None:
+    print(f"Load dataset config from {args.dataset_config}")
+    user_config = config_util.load_user_config(args.dataset_config)
+    ignored = ["train_data_dir", "in_json"]
+    if any(getattr(args, attr) is not None for attr in ignored):
+      print("ignore following options because config file is found: {0} / 設定ファイルが利用されるため以下のオプションは無視されます: {0}".format(', '.join(ignored)))
+  else:
+    user_config = {
+      "datasets": [{
+        "subsets": [{
+          "image_dir": args.train_data_dir,
+          "metadata_file": args.in_json,
+        }]
+      }]
+    }
 
-  # 学習データのdropout率を設定する
-  train_dataset.set_caption_dropout(args.caption_dropout_rate, args.caption_dropout_every_n_epochs, args.caption_tag_dropout_rate)
-
-  train_dataset.make_buckets()
+  blueprint = blueprint_generator.generate(user_config, args, tokenizer=tokenizer)
+  train_dataset_group = config_util.generate_dataset_group_by_blueprint(blueprint.dataset_group)
 
   if args.debug_dataset:
-    train_util.debug_dataset(train_dataset)
+    train_util.debug_dataset(train_dataset_group)
     return
-  if len(train_dataset) == 0:
+  if len(train_dataset_group) == 0:
     print("No data found. Please verify the metadata file and train_data_dir option. / 画像がありません。メタデータおよびtrain_data_dirオプションを確認してください。")
     return
 
+  if cache_latents:
+    assert train_dataset_group.is_latent_cacheable(), "when caching latents, either color_aug or random_crop cannot be used / latentをキャッシュするときはcolor_augとrandom_cropは使えません"
+
   # acceleratorを準備する
   print("prepare accelerator")
   accelerator, unwrap_model = train_util.prepare_accelerator(args)
@@ -109,7 +124,7 @@ def train(args):
     vae.requires_grad_(False)
     vae.eval()
     with torch.no_grad():
-      train_dataset.cache_latents(vae)
+      train_dataset_group.cache_latents(vae)
     vae.to("cpu")
     if torch.cuda.is_available():
       torch.cuda.empty_cache()
@@ -155,7 +170,7 @@ def train(args):
   # DataLoaderのプロセス数：0はメインプロセスになる
   n_workers = min(args.max_data_loader_n_workers, os.cpu_count() - 1)      # cpu_count-1 ただし最大で指定された数まで
   train_dataloader = torch.utils.data.DataLoader(
-      train_dataset, batch_size=1, shuffle=False, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
+      train_dataset_group, batch_size=1, shuffle=True, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
 
   # 学習ステップ数を計算する
   if args.max_train_epochs is not None:
@@ -199,7 +214,7 @@ def train(args):
   # 学習する
   total_batch_size = args.train_batch_size * accelerator.num_processes * args.gradient_accumulation_steps
   print("running training / 学習開始")
-  print(f"  num examples / サンプル数: {train_dataset.num_train_images}")
+  print(f"  num examples / サンプル数: {train_dataset_group.num_train_images}")
   print(f"  num batches per epoch / 1epochのバッチ数: {len(train_dataloader)}")
   print(f"  num epochs / epoch数: {num_train_epochs}")
   print(f"  batch size per device / バッチサイズ: {args.train_batch_size}")
@@ -218,7 +233,7 @@ def train(args):
 
   for epoch in range(num_train_epochs):
     print(f"epoch {epoch+1}/{num_train_epochs}")
-    train_dataset.set_current_epoch(epoch + 1)
+    train_dataset_group.set_current_epoch(epoch + 1)
 
     for m in training_models:
       m.train()
@@ -282,6 +297,8 @@ def train(args):
         progress_bar.update(1)
         global_step += 1
 
+        train_util.sample_images(accelerator, args, None, global_step, accelerator.device, vae, tokenizer, text_encoder, unet)
+
       current_loss = loss.detach().item()        # 平均なのでbatch sizeは関係ないはず
       if args.logging_dir is not None:
         logs = {"loss": current_loss, "lr": float(lr_scheduler.get_last_lr()[0])}
@@ -309,6 +326,8 @@ def train(args):
       train_util.save_sd_model_on_epoch_end(args, accelerator, src_path, save_stable_diffusion_format, use_safetensors,
                                             save_dtype, epoch, num_train_epochs, global_step,  unwrap_model(text_encoder), unwrap_model(unet), vae)
 
+    train_util.sample_images(accelerator, args, epoch + 1, global_step, accelerator.device, vae, tokenizer, text_encoder, unet)
+    
   is_main_process = accelerator.is_main_process
   if is_main_process:
     unet = unwrap_model(unet)
@@ -336,6 +355,7 @@ if __name__ == '__main__':
   train_util.add_training_arguments(parser, False)
   train_util.add_sd_saving_arguments(parser)
   train_util.add_optimizer_arguments(parser)
+  config_util.add_config_arguments(parser)
 
   parser.add_argument("--diffusers_xformers", action='store_true',
                       help='use xformers by diffusers / Diffusersでxformersを使用する')

fine_tune_README_ja.md

@@ -1,6 +1,9 @@
-NovelAIの提案した学習手法、自動キャプションニング、タグ付け、Windows＋VRAM 12GB（v1.4/1.5の場合）環境等に対応したfine tuningです。
+NovelAIの提案した学習手法、自動キャプションニング、タグ付け、Windows＋VRAM 12GB（SD v1.xの場合）環境等に対応したfine tuningです。ここでfine tuningとは、モデルを画像とキャプションで学習することを指します（LoRAやTextual Inversion、Hypernetworksは含みません）
+
+[学習についての共通ドキュメント](./train_README-ja.md) もあわせてご覧ください。
+
+# 概要
 
-## 概要
 Diffusersを用いてStable DiffusionのU-Netのfine tuningを行います。NovelAIの記事にある以下の改善に対応しています（Aspect Ratio BucketingについてはNovelAIのコードを参考にしましたが、最終的なコードはすべてオリジナルです）。
 
 * CLIP（Text Encoder）の最後の層ではなく最後から二番目の層の出力を用いる。
@@ -13,19 +16,24 @@ Diffusersを用いてStable DiffusionのU-Netのfine tuningを行います。Nov
 
 デフォルトではText Encoderの学習は行いません。モデル全体のfine tuningではU-Netだけを学習するのが一般的なようです（NovelAIもそのようです）。オプション指定でText Encoderも学習対象とできます。
 
-## 追加機能について
-### CLIPの出力の変更
+# 追加機能について
+
+## CLIPの出力の変更
+
 プロンプトを画像に反映するため、テキストの特徴量への変換を行うのがCLIP（Text Encoder）です。Stable DiffusionではCLIPの最後の層の出力を用いていますが、それを最後から二番目の層の出力を用いるよう変更できます。NovelAIによると、これによりより正確にプロンプトが反映されるようになるとのことです。
 元のまま、最後の層の出力を用いることも可能です。
+
 ※Stable Diffusion 2.0では最後から二番目の層をデフォルトで使います。clip_skipオプションを指定しないでください。
 
-### 正方形以外の解像度での学習
+## 正方形以外の解像度での学習
+
 Stable Diffusionは512\*512で学習されていますが、それに加えて256\*1024や384\*640といった解像度でも学習します。これによりトリミングされる部分が減り、より正しくプロンプトと画像の関係が学習されることが期待されます。
 学習解像度はパラメータとして与えられた解像度の面積（＝メモリ使用量）を超えない範囲で、64ピクセル単位で縦横に調整、作成されます。
 
 機械学習では入力サイズをすべて統一するのが一般的ですが、特に制約があるわけではなく、実際は同一のバッチ内で統一されていれば大丈夫です。NovelAIの言うbucketingは、あらかじめ教師データを、アスペクト比に応じた学習解像度ごとに分類しておくことを指しているようです。そしてバッチを各bucket内の画像で作成することで、バッチの画像サイズを統一します。
 
-### トークン長の75から225への拡張
+## トークン長の75から225への拡張
+
 Stable Diffusionでは最大75トークン（開始・終了を含むと77トークン）ですが、それを225トークンまで拡張します。
 ただしCLIPが受け付ける最大長は75トークンですので、225トークンの場合、単純に三分割してCLIPを呼び出してから結果を連結しています。
 
@@ -33,296 +41,67 @@ Stable Diffusionでは最大75トークン（開始・終了を含むと77トー
 
 ※Automatic1111氏のWeb UIではカンマを意識して分割、といったこともしているようですが、私の場合はそこまでしておらず単純な分割です。
 
-## 環境整備
+# 学習の手順
 
-このリポジトリの[README](./README-ja.md)を参照してください。
+あらかじめこのリポジトリのREADMEを参照し、環境整備を行ってください。
 
-## 教師データの用意
-
-学習させたい画像データを用意し、任意のフォルダに入れてください。リサイズ等の事前の準備は必要ありません。
-ただし学習解像度よりもサイズが小さい画像については、超解像などで品質を保ったまま拡大しておくことをお勧めします。
-
-複数の教師データフォルダにも対応しています。前処理をそれぞれのフォルダに対して実行する形となります。
-
-たとえば以下のように画像を格納します。
-
-![教師データフォルダのスクショ](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208907739-8e89d5fa-6ca8-4b60-8927-f484d2a9ae04.png)
-
-## 自動キャプショニング
-キャプションを使わずタグだけで学習する場合はスキップしてください。
-
-また手動でキャプションを用意する場合、キャプションは教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.caption等で用意してください。各ファイルは1行のみのテキストファイルとします。
-
-### BLIPによるキャプショニング
-
-最新版ではBLIPのダウンロード、重みのダウンロード、仮想環境の追加は不要になりました。そのままで動作します。
-
-finetuneフォルダ内のmake_captions.pyを実行します。
-
-```
-python finetune\make_captions.py --batch_size <バッチサイズ> <教師データフォルダ>
-```
-
-バッチサイズ8、教師データを親フォルダのtrain_dataに置いた場合、以下のようになります。
-
-```
-python finetune\make_captions.py --batch_size 8 ..\train_data
-```
-
-キャプションファイルが教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.captionで作成されます。
-
-batch_sizeはGPUのVRAM容量に応じて増減してください。大きいほうが速くなります（VRAM 12GBでももう少し増やせると思います）。
-max_lengthオプションでキャプションの最大長を指定できます。デフォルトは75です。モデルをトークン長225で学習する場合には長くしても良いかもしれません。
-caption_extensionオプションでキャプションの拡張子を変更できます。デフォルトは.captionです（.txtにすると後述のDeepDanbooruと競合します）。
-
-複数の教師データフォルダがある場合には、それぞれのフォルダに対して実行してください。
-
-なお、推論にランダム性があるため、実行するたびに結果が変わります。固定する場合には--seedオプションで「--seed 42」のように乱数seedを指定してください。
-
-その他のオプションは--helpでヘルプをご参照ください（パラメータの意味についてはドキュメントがまとまっていないようで、ソースを見るしかないようです）。
-
-デフォルトでは拡張子.captionでキャプションファイルが生成されます。
-
-![captionが生成されたフォルダ](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208908845-48a9d36c-f6ee-4dae-af71-9ab462d1459e.png)
-
-たとえば以下のようなキャプションが付きます。
-
-![キャプションと画像](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208908947-af936957-5d73-4339-b6c8-945a52857373.png)
-
-## DeepDanbooruによるタグ付け
-danbooruタグのタグ付け自体を行わない場合は「キャプションとタグ情報の前処理」に進んでください。
-
-タグ付けはDeepDanbooruまたはWD14Taggerで行います。WD14Taggerのほうが精度が良いようです。WD14Taggerでタグ付けする場合は、次の章へ進んでください。
-
-### 環境整備
-DeepDanbooru https://github.com/KichangKim/DeepDanbooru  を作業フォルダにcloneしてくるか、zipをダウンロードして展開します。私はzipで展開しました。
-またDeepDanbooruのReleasesのページ https://github.com/KichangKim/DeepDanbooru/releases  の「DeepDanbooru Pretrained Model v3-20211112-sgd-e28」のAssetsから、deepdanbooru-v3-20211112-sgd-e28.zipをダウンロードしてきてDeepDanbooruのフォルダに展開します。
-
-以下からダウンロードします。Assetsをクリックして開き、そこからダウンロードします。
-
-![DeepDanbooruダウンロードページ](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909417-10e597df-7085-41ee-bd06-3e856a1339df.png)
-
-以下のようなこういうディレクトリ構造にしてください
-
-![DeepDanbooruのディレクトリ構造](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909486-38935d8b-8dc6-43f1-84d3-fef99bc471aa.png)
-
-Diffusersの環境に必要なライブラリをインストールします。DeepDanbooruのフォルダに移動してインストールします（実質的にはtensorflow-ioが追加されるだけだと思います）。
-
-```
-pip install -r requirements.txt
-```
-
-続いてDeepDanbooru自体をインストールします。
-
-```
-pip install .
-```
-
-以上でタグ付けの環境整備は完了です。
-
-### タグ付けの実施
-DeepDanbooruのフォルダに移動し、deepdanbooruを実行してタグ付けを行います。
-
-```
-deepdanbooru evaluate <教師データフォルダ> --project-path deepdanbooru-v3-20211112-sgd-e28 --allow-folder --save-txt
-```
-
-教師データを親フォルダのtrain_dataに置いた場合、以下のようになります。
-
-```
-deepdanbooru evaluate ../train_data --project-path deepdanbooru-v3-20211112-sgd-e28 --allow-folder --save-txt
-```
-
-タグファイルが教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.txtで作成されます。1件ずつ処理されるためわりと遅いです。
-
-複数の教師データフォルダがある場合には、それぞれのフォルダに対して実行してください。
-
-以下のように生成されます。
-
-![DeepDanbooruの生成ファイル](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909855-d21b9c98-f2d3-4283-8238-5b0e5aad6691.png)
-
-こんな感じにタグが付きます（すごい情報量……）。
-
-![DeepDanbooruタグと画像](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909908-a7920174-266e-48d5-aaef-940aba709519.png)
-
-## WD14Taggerによるタグ付け
-DeepDanbooruの代わりにWD14Taggerを用いる手順です。
-
-Automatic1111氏のWebUIで使用しているtaggerを利用します。こちらのgithubページ（https://github.com/toriato/stable-diffusion-webui-wd14-tagger#mrsmilingwolfs-model-aka-waifu-diffusion-14-tagger ）の情報を参考にさせていただきました。
-
-最初の環境整備で必要なモジュールはインストール済みです。また重みはHugging Faceから自動的にダウンロードしてきます。
-
-### タグ付けの実施
-スクリプトを実行してタグ付けを行います。
-```
-python tag_images_by_wd14_tagger.py --batch_size <バッチサイズ> <教師データフォルダ>
-```
-
-教師データを親フォルダのtrain_dataに置いた場合、以下のようになります。
-```
-python tag_images_by_wd14_tagger.py --batch_size 4 ..\train_data
-```
-
-初回起動時にはモデルファイルがwd14_tagger_modelフォルダに自動的にダウンロードされます（フォルダはオプションで変えられます）。以下のようになります。
-
-![ダウンロードされたファイル](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208910447-f7eb0582-90d6-49d3-a666-2b508c7d1842.png)
-
-タグファイルが教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.txtで作成されます。
-
-![生成されたタグファイル](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208910534-ea514373-1185-4b7d-9ae3-61eb50bc294e.png)
-
-![タグと画像](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208910599-29070c15-7639-474f-b3e4-06bd5a3df29e.png)
-
-threshオプションで、判定されたタグのconfidence（確信度）がいくつ以上でタグをつけるかが指定できます。デフォルトはWD14Taggerのサンプルと同じ0.35です。値を下げるとより多くのタグが付与されますが、精度は下がります。
-batch_sizeはGPUのVRAM容量に応じて増減してください。大きいほうが速くなります（VRAM 12GBでももう少し増やせると思います）。caption_extensionオプションでタグファイルの拡張子を変更できます。デフォルトは.txtです。
-model_dirオプションでモデルの保存先フォルダを指定できます。
-またforce_downloadオプションを指定すると保存先フォルダがあってもモデルを再ダウンロードします。
-
-複数の教師データフォルダがある場合には、それぞれのフォルダに対して実行してください。
-
-## キャプションとタグ情報の前処理
-
-スクリプトから処理しやすいようにキャプションとタグをメタデータとしてひとつのファイルにまとめます。
-
-### キャプションの前処理
-
-キャプションをメタデータに入れるには、作業フォルダ内で以下を実行してください（キャプションを学習に使わない場合は実行不要です）（実際は1行で記述します、以下同様）。
-
-```
-python merge_captions_to_metadata.py <教師データフォルダ>
-　  --in_json <読み込むメタデータファイル名> 
-    <メタデータファイル名>
-```
-
-メタデータファイル名は任意の名前です。
-教師データがtrain_data、読み込むメタデータファイルなし、メタデータファイルがmeta_cap.jsonの場合、以下のようになります。
-
-```
-python merge_captions_to_metadata.py train_data meta_cap.json
-```
-
-caption_extensionオプションでキャプションの拡張子を指定できます。
-
-複数の教師データフォルダがある場合には、full_path引数を指定してください（メタデータにフルパスで情報を持つようになります）。そして、それぞれのフォルダに対して実行してください。
-
-```
-python merge_captions_to_metadata.py --full_path 
-    train_data1 meta_cap1.json
-python merge_captions_to_metadata.py --full_path --in_json meta_cap1.json 
-    train_data2 meta_cap2.json
-```
-
-in_jsonを省略すると書き込み先メタデータファイルがあるとそこから読み込み、そこに上書きします。
-
-__※in_jsonオプションと書き込み先を都度書き換えて、別のメタデータファイルへ書き出すようにすると安全です。__
-
-### タグの前処理
-
-同様にタグもメタデータにまとめます（タグを学習に使わない場合は実行不要です）。
-```
-python merge_dd_tags_to_metadata.py <教師データフォルダ> 
-    --in_json <読み込むメタデータファイル名>
-    <書き込むメタデータファイル名>
-```
-
-先と同じディレクトリ構成で、meta_cap.jsonを読み、meta_cap_dd.jsonに書きだす場合、以下となります。
-```
-python merge_dd_tags_to_metadata.py train_data --in_json meta_cap.json meta_cap_dd.json
-```
-
-複数の教師データフォルダがある場合には、full_path引数を指定してください。そして、それぞれのフォルダに対して実行してください。
-
-```
-python merge_dd_tags_to_metadata.py --full_path --in_json meta_cap2.json
-    train_data1 meta_cap_dd1.json
-python merge_dd_tags_to_metadata.py --full_path --in_json meta_cap_dd1.json 
-    train_data2 meta_cap_dd2.json
-```
-
-in_jsonを省略すると書き込み先メタデータファイルがあるとそこから読み込み、そこに上書きします。
-
-__※in_jsonオプションと書き込み先を都度書き換えて、別のメタデータファイルへ書き出すようにすると安全です。__
-
-### キャプションとタグのクリーニング
-ここまででメタデータファイルにキャプションとDeepDanbooruのタグがまとめられています。ただ自動キャプショニングにしたキャプションは表記ゆれなどがあり微妙（※）ですし、タグにはアンダースコアが含まれていたりratingが付いていたりしますので（DeepDanbooruの場合）、エディタの置換機能などを用いてキャプションとタグのクリーニングをしたほうがいいでしょう。
-
-※たとえばアニメ絵の少女を学習する場合、キャプションにはgirl/girls/woman/womenなどのばらつきがあります。また「anime girl」なども単に「girl」としたほうが適切かもしれません。
-
-クリーニング用のスクリプトが用意してありますので、スクリプトの内容を状況に応じて編集してお使いください。
-
-（教師データフォルダの指定は不要になりました。メタデータ内の全データをクリーニングします。）
-
-```
-python clean_captions_and_tags.py <読み込むメタデータファイル名> <書き込むメタデータファイル名>
-```
-
---in_jsonは付きませんのでご注意ください。たとえば次のようになります。
-
-```
-python clean_captions_and_tags.py meta_cap_dd.json meta_clean.json
-```
-
-以上でキャプションとタグの前処理は完了です。
-
-## latentsの事前取得
-
-学習を高速に進めるためあらかじめ画像の潜在表現を取得しディスクに保存しておきます。あわせてbucketing（教師データをアスペクト比に応じて分類する）を行います。
-
-作業フォルダで以下のように入力してください。
-```
-python prepare_buckets_latents.py <教師データフォルダ>  
-    <読み込むメタデータファイル名> <書き込むメタデータファイル名> 
-    <fine tuningするモデル名またはcheckpoint> 
-    --batch_size <バッチサイズ> 
-    --max_resolution <解像度 幅,高さ> 
-    --mixed_precision <精度>
-```
-
-モデルがmodel.ckpt、バッチサイズ4、学習解像度は512\*512、精度no（float32）で、meta_clean.jsonからメタデータを読み込み、meta_lat.jsonに書き込む場合、以下のようになります。
-
-```
-python prepare_buckets_latents.py 
-    train_data meta_clean.json meta_lat.json model.ckpt 
-    --batch_size 4 --max_resolution 512,512 --mixed_precision no
-```
-
-教師データフォルダにnumpyのnpz形式でlatentsが保存されます。
-
-Stable Diffusion 2.0のモデルを読み込む場合は--v2オプションを指定してください（--v_parameterizationは不要です）。
-
-解像度の最小サイズを--min_bucket_resoオプションで、最大サイズを--max_bucket_resoで指定できます。デフォルトはそれぞれ256、1024です。たとえば最小サイズに384を指定すると、256\*1024や320\*768などの解像度は使わなくなります。
-解像度を768\*768のように大きくした場合、最大サイズに1280などを指定すると良いでしょう。
-
---flip_augオプションを指定すると左右反転のaugmentation（データ拡張）を行います。疑似的にデータ量を二倍に増やすことができますが、データが左右対称でない場合に指定すると（例えばキャラクタの外見、髪型など）学習がうまく行かなくなります。
-（反転した画像についてもlatentsを取得し、\*\_flip.npzファイルを保存する単純な実装です。fline_tune.pyには特にオプション指定は必要ありません。\_flip付きのファイルがある場合、flip付き・なしのファイルを、ランダムに読み込みます。）
-
-バッチサイズはVRAM 12GBでももう少し増やせるかもしれません。
-解像度は64で割り切れる数字で、"幅,高さ"で指定します。解像度はfine tuning時のメモリサイズに直結します。VRAM 12GBでは512,512が限界と思われます（※）。16GBなら512,704や512,768まで上げられるかもしれません。なお256,256等にしてもVRAM 8GBでは厳しいようです（パラメータやoptimizerなどは解像度に関係せず一定のメモリが必要なため）。
-
-※batch size 1の学習で12GB VRAM、640,640で動いたとの報告もありました。
-
-以下のようにbucketingの結果が表示されます。
-
-![bucketingの結果](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208911419-71c00fbb-2ce6-49d5-89b5-b78d7715e441.png)
-
-複数の教師データフォルダがある場合には、full_path引数を指定してください。そして、それぞれのフォルダに対して実行してください。
-```
-python prepare_buckets_latents.py --full_path  
-    train_data1 meta_clean.json meta_lat1.json model.ckpt 
-    --batch_size 4 --max_resolution 512,512 --mixed_precision no
-
-python prepare_buckets_latents.py --full_path 
-    train_data2 meta_lat1.json meta_lat2.json model.ckpt 
-    --batch_size 4 --max_resolution 512,512 --mixed_precision no
-
-```
-読み込み元と書き込み先を同じにすることも可能ですが別々の方が安全です。
-
-__※引数を都度書き換えて、別のメタデータファイルに書き込むと安全です。__
+## データの準備
 
+[学習データの準備について](./train_README-ja.md) を参照してください。fine tuningではメタデータを用いるfine tuning方式のみ対応しています。
 
 ## 学習の実行
-たとえば以下のように実行します。以下は省メモリ化のための設定です。
+たとえば以下のように実行します。以下は省メモリ化のための設定です。それぞれの行を必要に応じて書き換えてください。
+
+```
+accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 fine_tune.py 
+    --pretrained_model_name_or_path=<.ckptまたは.safetensordまたはDiffusers版モデルのディレクトリ> 
+    --output_dir=<学習したモデルの出力先フォルダ>  
+    --output_name=<学習したモデル出力時のファイル名> 
+    --dataset_config=<データ準備で作成した.tomlファイル> 
+    --save_model_as=safetensors 
+    --learning_rate=5e-6 --max_train_steps=10000 
+    --use_8bit_adam --xformers --gradient_checkpointing
+    --mixed_precision=fp16
+```
+
+`num_cpu_threads_per_process` には通常は1を指定するとよいようです。
+
+`pretrained_model_name_or_path` に追加学習を行う元となるモデルを指定します。Stable Diffusionのcheckpointファイル（.ckptまたは.safetensors）、Diffusersのローカルディスクにあるモデルディレクトリ、DiffusersのモデルID（"stabilityai/stable-diffusion-2"など）が指定できます。
+
+`output_dir` に学習後のモデルを保存するフォルダを指定します。`output_name` にモデルのファイル名を拡張子を除いて指定します。`save_model_as` でsafetensors形式での保存を指定しています。
+
+`dataset_config` に `.toml` ファイルを指定します。ファイル内でのバッチサイズ指定は、当初はメモリ消費を抑えるために `1` としてください。
+
+学習させるステップ数 `max_train_steps` を10000とします。学習率 `learning_rate` はここでは5e-6を指定しています。
+
+省メモリ化のため `mixed_precision="fp16"` を指定します（RTX30 シリーズ以降では `bf16` も指定できます。環境整備時にaccelerateに行った設定と合わせてください）。また `gradient_checkpointing` を指定します。
+
+オプティマイザ（モデルを学習データにあうように最適化＝学習させるクラス）にメモリ消費の少ない 8bit AdamW を使うため、 `optimizer_type="AdamW8bit"` を指定します。
+
+`xformers` オプションを指定し、xformersのCrossAttentionを用います。xformersをインストールしていない場合やエラーとなる場合（環境にもよりますが `mixed_precision="no"` の場合など）、代わりに `mem_eff_attn` オプションを指定すると省メモリ版CrossAttentionを使用します（速度は遅くなります）。
+
+ある程度メモリがある場合は、`.toml` ファイルを編集してバッチサイズをたとえば `4` くらいに増やしてください（高速化と精度向上の可能性があります）。
+
+### よく使われるオプションについて
+
+以下の場合にはオプションに関するドキュメントを参照してください。
+
+- Stable Diffusion 2.xまたはそこからの派生モデルを学習する
+- clip skipを2以上を前提としたモデルを学習する
+- 75トークンを超えたキャプションで学習する
+
+### バッチサイズについて
+
+モデル全体を学習するためLoRA等の学習に比べるとメモリ消費量は多くなります（DreamBoothと同じ）。
+
+### 学習率について
+
+1e-6から5e-6程度が一般的なようです。他のfine tuningの例なども参照してみてください。
+
+### 以前の形式のデータセット指定をした場合のコマンドライン
+
+解像度やバッチサイズをオプションで指定します。コマンドラインの例は以下の通りです。
+
 ```
 accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 fine_tune.py 
     --pretrained_model_name_or_path=model.ckpt 
@@ -336,76 +115,7 @@ accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 fine_tune.py
     --save_every_n_epochs=4
 ```
 
-accelerateのnum_cpu_threads_per_processには通常は1を指定するとよいようです。
-
-pretrained_model_name_or_pathに学習対象のモデルを指定します（Stable DiffusionのcheckpointかDiffusersのモデル）。Stable Diffusionのcheckpointは.ckptと.safetensorsに対応しています（拡張子で自動判定）。
-
-in_jsonにlatentをキャッシュしたときのメタデータファイルを指定します。
-
-train_data_dirに教師データのフォルダを、output_dirに学習後のモデルの出力先フォルダを指定します。
-
-shuffle_captionを指定すると、キャプション、タグをカンマ区切りされた単位でシャッフルして学習します（Waifu Diffusion v1.3で行っている手法です）。
-（先頭のトークンのいくつかをシャッフルせずに固定できます。その他のオプションのkeep_tokensをご覧ください。）
-
-train_batch_sizeにバッチサイズを指定します。VRAM 12GBでは1か2程度を指定してください。解像度によっても指定可能な数は変わってきます。
-学習に使用される実際のデータ量は「バッチサイズ×ステップ数」です。バッチサイズを増やした時には、それに応じてステップ数を下げることが可能です。
-
-learning_rateに学習率を指定します。たとえばWaifu Diffusion v1.3は5e-6のようです。
-max_train_stepsにステップ数を指定します。
-
-use_8bit_adamを指定すると8-bit Adam Optimizerを使用します。省メモリ化、高速化されますが精度は下がる可能性があります。
-
-xformersを指定するとCrossAttentionを置換して省メモリ化、高速化します。
-※11/9時点ではfloat32の学習ではxformersがエラーになるため、bf16/fp16を使うか、代わりにmem_eff_attnを指定して省メモリ版CrossAttentionを使ってください（速度はxformersに劣ります）。
-
-gradient_checkpointingで勾配の途中保存を有効にします。速度は遅くなりますが使用メモリ量が減ります。
-
-mixed_precisionで混合精度を使うか否かを指定します。"fp16"または"bf16"を指定すると省メモリになりますが精度は劣ります。
-"fp16"と"bf16"は使用メモリ量はほぼ同じで、bf16の方が学習結果は良くなるとの話もあります（試した範囲ではあまり違いは感じられませんでした）。
-"no"を指定すると使用しません（float32になります）。
-
-※bf16で学習したcheckpointをAUTOMATIC1111氏のWeb UIで読み込むとエラーになるようです。これはデータ型のbfloat16がWeb UIのモデルsafety checkerでエラーとなるためのようです。save_precisionオプションを指定してfp16またはfloat32形式で保存してください。またはsafetensors形式で保管しても良さそうです。
-
-save_every_n_epochsを指定するとそのエポックだけ経過するたびに学習中のモデルを保存します。
-
-### Stable Diffusion 2.0対応
-Hugging Faceのstable-diffusion-2-baseを使う場合は--v2オプションを、stable-diffusion-2または768-v-ema.ckptを使う場合は--v2と--v_parameterizationの両方のオプションを指定してください。
-
-### メモリに余裕がある場合に精度や速度を上げる
-まずgradient_checkpointingを外すと速度が上がります。ただし設定できるバッチサイズが減りますので、精度と速度のバランスを見ながら設定してください。
-
-バッチサイズを増やすと速度、精度が上がります。メモリが足りる範囲で、1データ当たりの速度を確認しながら増やしてください（メモリがぎりぎりになるとかえって速度が落ちることがあります）。
-
-### 使用するCLIP出力の変更
-clip_skipオプションに2を指定すると、後ろから二番目の層の出力を用います。1またはオプション省略時は最後の層を用います。
-学習したモデルはAutomatic1111氏のWeb UIで推論できるはずです。
-
-※SD2.0はデフォルトで後ろから二番目の層を使うため、SD2.0の学習では指定しないでください。
-
-学習対象のモデルがもともと二番目の層を使うように学習されている場合は、2を指定するとよいでしょう。
-
-そうではなく最後の層を使用していた場合はモデル全体がそれを前提に学習されています。そのため改めて二番目の層を使用して学習すると、望ましい学習結果を得るにはある程度の枚数の教師データ、長めの学習が必要になるかもしれません。
-
-### トークン長の拡張
-max_token_lengthに150または225を指定することでトークン長を拡張して学習できます。
-学習したモデルはAutomatic1111氏のWeb UIで推論できるはずです。
-
-clip_skipと同様に、モデルの学習状態と異なる長さで学習するには、ある程度の教師データ枚数、長めの学習時間が必要になると思われます。
-
-### 学習ログの保存
-logging_dirオプションにログ保存先フォルダを指定してください。TensorBoard形式のログが保存されます。
-
-たとえば--logging_dir=logsと指定すると、作業フォルダにlogsフォルダが作成され、その中の日時フォルダにログが保存されます。
-また--log_prefixオプションを指定すると、日時の前に指定した文字列が追加されます。「--logging_dir=logs --log_prefix=fine_tune_style1」などとして識別用にお使いください。
-
-TensorBoardでログを確認するには、別のコマンドプロンプトを開き、作業フォルダで以下のように入力します（tensorboardはDiffusersのインストール時にあわせてインストールされると思いますが、もし入っていないならpip install tensorboardで入れてください）。
-```
-tensorboard --logdir=logs
-```
-
-### Hypernetworkの学習
-別の記事で解説予定です。
-
+<!-- 
 ### 勾配をfp16とした学習（実験的機能）
 full_fp16オプションを指定すると勾配を通常のfloat32からfloat16（fp16）に変更して学習します（mixed precisionではなく完全なfp16学習になるようです）。これによりSD1.xの512*512サイズでは8GB未満、SD2.xの512*512サイズで12GB未満のVRAM使用量で学習できるようです。
 
@@ -415,51 +125,16 @@ full_fp16オプションを指定すると勾配を通常のfloat32からfloat16
 （余裕があるようならtrain_batch_sizeを段階的に増やすと若干精度が上がるはずです。）
 
 PyTorchのソースにパッチを当てて無理やり実現しています（PyTorch 1.12.1と1.13.0で確認）。精度はかなり落ちますし、途中で学習失敗する確率も高くなります。学習率やステップ数の設定もシビアなようです。それらを認識したうえで自己責任でお使いください。
+-->
 
-### その他のオプション
+# fine tuning特有のその他の主なオプション
 
-#### keep_tokens
-数値を指定するとキャプションの先頭から、指定した数だけのトークン（カンマ区切りの文字列）をシャッフルせず固定します。
+すべてのオプションについては別文書を参照してください。
 
-キャプションとタグが両方ある場合、学習時のプロンプトは「キャプション,タグ1,タグ2……」のように連結されますので、「--keep_tokens=1」とすれば、学習時にキャプションが必ず先頭に来るようになります。
-
-#### dataset_repeats
-データセットの枚数が極端に少ない場合、epochがすぐに終わってしまうため（epochの区切りで少し時間が掛かります）、数値を指定してデータを何倍かしてepochを長めにしてください。
-
-#### train_text_encoder
+## `train_text_encoder`
 Text Encoderも学習対象とします。メモリ使用量が若干増加します。
 
 通常のfine tuningではText Encoderは学習対象としませんが（恐らくText Encoderの出力に従うようにU-Netを学習するため）、学習データ数が少ない場合には、DreamBoothのようにText Encoder側に学習させるのも有効的なようです。
 
-#### save_precision
-checkpoint保存時のデータ形式をfloat、fp16、bf16から指定できます（未指定時は学習中のデータ形式と同じ）。ディスク容量が節約できますがモデルによる生成結果は変わってきます。またfloatやfp16を指定すると、1111氏のWeb UIでも読めるようになるはずです。
-
-※VAEについては元のcheckpointのデータ形式のままになりますので、fp16でもモデルサイズが2GB強まで小さくならない場合があります。
-
-#### save_model_as
-モデルの保存形式を指定します。ckpt、safetensors、diffusers、diffusers_safetensorsのいずれかを指定してください。
-
-Stable Diffusion形式（ckptまたはsafetensors）を読み込み、Diffusers形式で保存する場合、不足する情報はHugging Faceからv1.5またはv2.1の情報を落としてきて補完します。
-
-#### use_safetensors
-このオプションを指定するとsafetensors形式でcheckpointを保存します。保存形式はデフォルト（読み込んだ形式と同じ）になります。
-
-#### save_stateとresume
-save_stateオプションで、途中保存時および最終保存時に、checkpointに加えてoptimizer等の学習状態をフォルダに保存します。これにより中断してから学習再開したときの精度低下が避けられます（optimizerは状態を持ちながら最適化をしていくため、その状態がリセットされると再び初期状態から最適化を行わなくてはなりません）。なお、Accelerateの仕様でステップ数は保存されません。
-
-スクリプト起動時、resumeオプションで状態の保存されたフォルダを指定すると再開できます。
-
-学習状態は一回の保存あたり5GB程度になりますのでディスク容量にご注意ください。
-
-#### gradient_accumulation_steps
-指定したステップ数だけまとめて勾配を更新します。バッチサイズを増やすのと同様の効果がありますが、メモリを若干消費します。
-
-※Accelerateの仕様で学習モデルが複数の場合には対応していないとのことですので、Text Encoderを学習対象にして、このオプションに2以上の値を指定するとエラーになるかもしれません。
-
-#### lr_scheduler / lr_warmup_steps
-lr_schedulerオプションで学習率のスケジューラをlinear, cosine, cosine_with_restarts, polynomial, constant, constant_with_warmupから選べます。デフォルトはconstantです。
-
-lr_warmup_stepsでスケジューラのウォームアップ（だんだん学習率を変えていく）ステップ数を指定できます。詳細については各自お調べください。
-
-#### diffusers_xformers
+## `diffusers_xformers`
 スクリプト独自のxformers置換機能ではなくDiffusersのxformers機能を利用します。Hypernetworkの学習はできなくなります。

gen_img_diffusers.py

@@ -80,6 +80,7 @@ from PIL import Image
 from PIL.PngImagePlugin import PngInfo
 
 import library.model_util as model_util
+import library.train_util as train_util
 import tools.original_control_net as original_control_net
 from tools.original_control_net import ControlNetInfo
 
@@ -589,6 +590,8 @@ class PipelineLike():
       latents: Optional[torch.FloatTensor] = None,
       max_embeddings_multiples: Optional[int] = 3,
       output_type: Optional[str] = "pil",
+      vae_batch_size: float = None,
+      return_latents: bool = False,
       # return_dict: bool = True,
       callback: Optional[Callable[[int, int, torch.FloatTensor], None]] = None,
       is_cancelled_callback: Optional[Callable[[], bool]] = None,
@@ -680,6 +683,9 @@ class PipelineLike():
     else:
       raise ValueError(f"`prompt` has to be of type `str` or `list` but is {type(prompt)}")
 
+    vae_batch_size = batch_size if vae_batch_size is None else (
+        int(vae_batch_size) if vae_batch_size >= 1 else max(1, int(batch_size * vae_batch_size)))
+
     if strength < 0 or strength > 1:
       raise ValueError(f"The value of strength should in [0.0, 1.0] but is {strength}")
 
@@ -793,7 +799,6 @@ class PipelineLike():
     latents_dtype = text_embeddings.dtype
     init_latents_orig = None
     mask = None
-    noise = None
 
     if init_image is None:
       # get the initial random noise unless the user supplied it
@@ -825,6 +830,8 @@ class PipelineLike():
       if isinstance(init_image[0], PIL.Image.Image):
         init_image = [preprocess_image(im) for im in init_image]
         init_image = torch.cat(init_image)
+      if isinstance(init_image, list):
+        init_image = torch.stack(init_image)
 
       # mask image to tensor
       if mask_image is not None:
@@ -835,9 +842,24 @@ class PipelineLike():
 
       # encode the init image into latents and scale the latents
       init_image = init_image.to(device=self.device, dtype=latents_dtype)
-      init_latent_dist = self.vae.encode(init_image).latent_dist
-      init_latents = init_latent_dist.sample(generator=generator)
-      init_latents = 0.18215 * init_latents
+      if init_image.size()[2:] == (height // 8, width // 8):
+        init_latents = init_image
+      else:
+        if vae_batch_size >= batch_size:
+          init_latent_dist = self.vae.encode(init_image).latent_dist
+          init_latents = init_latent_dist.sample(generator=generator)
+        else:
+          if torch.cuda.is_available():
+            torch.cuda.empty_cache()
+          init_latents = []
+          for i in tqdm(range(0, batch_size, vae_batch_size)):
+            init_latent_dist = self.vae.encode(init_image[i:i + vae_batch_size]
+                                               if vae_batch_size > 1 else init_image[i].unsqueeze(0)).latent_dist
+            init_latents.append(init_latent_dist.sample(generator=generator))
+          init_latents = torch.cat(init_latents)
+
+        init_latents = 0.18215 * init_latents
+
       if len(init_latents) == 1:
         init_latents = init_latents.repeat((batch_size, 1, 1, 1))
       init_latents_orig = init_latents
@@ -932,8 +954,19 @@ class PipelineLike():
         if is_cancelled_callback is not None and is_cancelled_callback():
           return None
 
+    if return_latents:
+      return (latents, False)
+
     latents = 1 / 0.18215 * latents
-    image = self.vae.decode(latents).sample
+    if vae_batch_size >= batch_size:
+      image = self.vae.decode(latents).sample
+    else:
+      if torch.cuda.is_available():
+        torch.cuda.empty_cache()
+      images = []
+      for i in tqdm(range(0, batch_size, vae_batch_size)):
+        images.append(self.vae.decode(latents[i:i + vae_batch_size] if vae_batch_size > 1 else latents[i].unsqueeze(0)).sample)
+      image = torch.cat(images)
 
     image = (image / 2 + 0.5).clamp(0, 1)
 
@@ -1616,10 +1649,11 @@ def get_unweighted_text_embeddings(
       if pad == eos:                        # v1
         text_input_chunk[:, -1] = text_input[0, -1]
       else:                                 # v2
-        if text_input_chunk[:, -1] != eos and text_input_chunk[:, -1] != pad:     # 最後に普通の文字がある
-          text_input_chunk[:, -1] = eos
-        if text_input_chunk[:, 1] == pad:                                         # BOSだけであとはPAD
-          text_input_chunk[:, 1] = eos
+        for j in range(len(text_input_chunk)):
+          if text_input_chunk[j, -1] != eos and text_input_chunk[j, -1] != pad:     # 最後に普通の文字がある
+            text_input_chunk[j, -1] = eos
+          if text_input_chunk[j, 1] == pad:                                         # BOSだけであとはPAD
+            text_input_chunk[j, 1] = eos
 
       if clip_skip is None or clip_skip == 1:
         text_embedding = pipe.text_encoder(text_input_chunk)[0]
@@ -1820,7 +1854,7 @@ def preprocess_mask(mask):
   mask = mask.convert("L")
   w, h = mask.size
   w, h = map(lambda x: x - x % 32, (w, h))  # resize to integer multiple of 32
-  mask = mask.resize((w // 8, h // 8), resample=PIL.Image.LANCZOS)
+  mask = mask.resize((w // 8, h // 8), resample=PIL.Image.BILINEAR) # LANCZOS)
   mask = np.array(mask).astype(np.float32) / 255.0
   mask = np.tile(mask, (4, 1, 1))
   mask = mask[None].transpose(0, 1, 2, 3)  # what does this step do?
@@ -1862,6 +1896,7 @@ class BatchDataExt(NamedTuple):
 
 
 class BatchData(NamedTuple):
+  return_latents: bool
   base: BatchDataBase
   ext: BatchDataExt
 
@@ -1930,10 +1965,7 @@ def main(args):
   # tokenizerを読み込む
   print("loading tokenizer")
   if use_stable_diffusion_format:
-    if args.v2:
-      tokenizer = CLIPTokenizer.from_pretrained(V2_STABLE_DIFFUSION_PATH, subfolder="tokenizer")
-    else:
-      tokenizer = CLIPTokenizer.from_pretrained(TOKENIZER_PATH)  # , model_max_length=max_token_length + 2)
+    tokenizer = train_util.load_tokenizer(args)
 
   # schedulerを用意する
   sched_init_args = {}
@@ -2245,13 +2277,26 @@ def main(args):
       mask_images = l
 
   # 画像サイズにオプション指定があるときはリサイズする
-  if init_images is not None and args.W is not None and args.H is not None:
-    print(f"resize img2img source images to {args.W}*{args.H}")
-    init_images = resize_images(init_images, (args.W, args.H))
+  if args.W is not None and args.H is not None:
+    if init_images is not None:
+      print(f"resize img2img source images to {args.W}*{args.H}")
+      init_images = resize_images(init_images, (args.W, args.H))
     if mask_images is not None:
       print(f"resize img2img mask images to {args.W}*{args.H}")
       mask_images = resize_images(mask_images, (args.W, args.H))
 
+  if networks and mask_images:
+    # mask を領域情報として流用する、現在は1枚だけ対応
+    # TODO 複数のnetwork classの混在時の考慮
+    print("use mask as region")
+    # import cv2
+    # for i in range(3):
+    #   cv2.imshow("msk", np.array(mask_images[0])[:,:,i])
+    #   cv2.waitKey()
+    #   cv2.destroyAllWindows()
+    networks[0].__class__.set_regions(networks, np.array(mask_images[0]))
+    mask_images = None
+
   prev_image = None               # for VGG16 guided
   if args.guide_image_path is not None:
     print(f"load image for CLIP/VGG16/ControlNet guidance: {args.guide_image_path}")
@@ -2296,9 +2341,9 @@ def main(args):
       # highres_fixの処理
       if highres_fix and not highres_1st:
         # 1st stageのバッチを作成して呼び出す：サイズを小さくして呼び出す
-        print("process 1st stage1")
+        print("process 1st stage")
         batch_1st = []
-        for base, ext in batch:
+        for _, base, ext in batch:
           width_1st = int(ext.width * args.highres_fix_scale + .5)
           height_1st = int(ext.height * args.highres_fix_scale + .5)
           width_1st = width_1st - width_1st % 32
@@ -2306,20 +2351,29 @@ def main(args):
 
           ext_1st = BatchDataExt(width_1st, height_1st, args.highres_fix_steps, ext.scale,
                                  ext.negative_scale, ext.strength, ext.network_muls)
-          batch_1st.append(BatchData(base, ext_1st))
+          batch_1st.append(BatchData(args.highres_fix_latents_upscaling, base, ext_1st))
         images_1st = process_batch(batch_1st, True, True)
 
         # 2nd stageのバッチを作成して以下処理する
-        print("process 2nd stage1")
+        print("process 2nd stage")
+        if args.highres_fix_latents_upscaling:
+          org_dtype = images_1st.dtype
+          if images_1st.dtype == torch.bfloat16:
+            images_1st = images_1st.to(torch.float)                 # interpolateがbf16をサポートしていない
+          images_1st = torch.nn.functional.interpolate(
+              images_1st, (batch[0].ext.height // 8, batch[0].ext.width // 8), mode='bilinear')  # , antialias=True)
+          images_1st = images_1st.to(org_dtype)
+
         batch_2nd = []
         for i, (bd, image) in enumerate(zip(batch, images_1st)):
-          image = image.resize((bd.ext.width, bd.ext.height), resample=PIL.Image.LANCZOS)      # img2imgとして設定
-          bd_2nd = BatchData(BatchDataBase(*bd.base[0:3], bd.base.seed+1, image, None, *bd.base[6:]), bd.ext)
+          if not args.highres_fix_latents_upscaling:
+            image = image.resize((bd.ext.width, bd.ext.height), resample=PIL.Image.LANCZOS)      # img2imgとして設定
+          bd_2nd = BatchData(False, BatchDataBase(*bd.base[0:3], bd.base.seed+1, image, None, *bd.base[6:]), bd.ext)
           batch_2nd.append(bd_2nd)
         batch = batch_2nd
 
       # このバッチの情報を取り出す
-      (step_first, _, _, _, init_image, mask_image, _, guide_image), \
+      return_latents, (step_first, _, _, _, init_image, mask_image, _, guide_image), \
           (width, height, steps, scale, negative_scale, strength, network_muls) = batch[0]
       noise_shape = (LATENT_CHANNELS, height // DOWNSAMPLING_FACTOR, width // DOWNSAMPLING_FACTOR)
 
@@ -2353,7 +2407,7 @@ def main(args):
       all_images_are_same = True
       all_masks_are_same = True
       all_guide_images_are_same = True
-      for i, ((_, prompt, negative_prompt, seed, init_image, mask_image, clip_prompt, guide_image), _) in enumerate(batch):
+      for i, (_, (_, prompt, negative_prompt, seed, init_image, mask_image, clip_prompt, guide_image), _) in enumerate(batch):
         prompts.append(prompt)
         negative_prompts.append(negative_prompt)
         seeds.append(seed)
@@ -2413,8 +2467,10 @@ def main(args):
           n.set_multiplier(m)
 
       images = pipe(prompts, negative_prompts, init_images, mask_images, height, width, steps, scale, negative_scale, strength, latents=start_code,
-                    output_type='pil', max_embeddings_multiples=max_embeddings_multiples, img2img_noise=i2i_noises, clip_prompts=clip_prompts, clip_guide_images=guide_images)[0]
-      if highres_1st and not args.highres_fix_save_1st:
+                    output_type='pil', max_embeddings_multiples=max_embeddings_multiples, img2img_noise=i2i_noises,
+                    vae_batch_size=args.vae_batch_size, return_latents=return_latents,
+                    clip_prompts=clip_prompts, clip_guide_images=guide_images)[0]
+      if highres_1st and not args.highres_fix_save_1st:             # return images or latents
         return images
 
       # save image
@@ -2612,9 +2668,9 @@ def main(args):
             print("Use previous image as guide image.")
             guide_image = prev_image
 
-        b1 = BatchData(BatchDataBase(global_step, prompt, negative_prompt, seed, init_image, mask_image, clip_prompt, guide_image),
+        b1 = BatchData(False, BatchDataBase(global_step, prompt, negative_prompt, seed, init_image, mask_image, clip_prompt, guide_image),
                        BatchDataExt(width, height, steps, scale, negative_scale, strength, tuple(network_muls) if network_muls else None))
-        if len(batch_data) > 0 and batch_data[-1][1] != b1[1]:  # バッチ分割必要？
+        if len(batch_data) > 0 and batch_data[-1].ext != b1.ext:  # バッチ分割必要？
           process_batch(batch_data, highres_fix)
           batch_data.clear()
 
@@ -2658,6 +2714,8 @@ if __name__ == '__main__':
   parser.add_argument("--H", type=int, default=None, help="image height, in pixel space / 生成画像高さ")
   parser.add_argument("--W", type=int, default=None, help="image width, in pixel space / 生成画像幅")
   parser.add_argument("--batch_size", type=int, default=1, help="batch size / バッチサイズ")
+  parser.add_argument("--vae_batch_size", type=float, default=None,
+                      help="batch size for VAE, < 1.0 for ratio / VAE処理時のバッチサイズ、1未満の値の場合は通常バッチサイズの比率")
   parser.add_argument("--steps", type=int, default=50, help="number of ddim sampling steps / サンプリングステップ数")
   parser.add_argument('--sampler', type=str, default='ddim',
                       choices=['ddim', 'pndm', 'lms', 'euler', 'euler_a', 'heun', 'dpm_2', 'dpm_2_a', 'dpmsolver',
@@ -2669,6 +2727,8 @@ if __name__ == '__main__':
   parser.add_argument("--ckpt", type=str, default=None, help="path to checkpoint of model / モデルのcheckpointファイルまたはディレクトリ")
   parser.add_argument("--vae", type=str, default=None,
                       help="path to checkpoint of vae to replace / VAEを入れ替える場合、VAEのcheckpointファイルまたはディレクトリ")
+  parser.add_argument("--tokenizer_cache_dir", type=str, default=None,
+                      help="directory for caching Tokenizer (for offline training) / Tokenizerをキャッシュするディレクトリ（ネット接続なしでの学習のため）")
   # parser.add_argument("--replace_clip_l14_336", action='store_true',
   #                     help="Replace CLIP (Text Encoder) to l/14@336 / CLIP(Text Encoder)をl/14@336に入れ替える")
   parser.add_argument("--seed", type=int, default=None,
@@ -2713,6 +2773,8 @@ if __name__ == '__main__':
                       help="1st stage steps for highres fix / highres fixの最初のステージのステップ数")
   parser.add_argument("--highres_fix_save_1st", action='store_true',
                       help="save 1st stage images for highres fix / highres fixの最初のステージの画像を保存する")
+  parser.add_argument("--highres_fix_latents_upscaling", action='store_true',
+                      help="use latents upscaling for highres fix / highres fixでlatentで拡大する")
   parser.add_argument("--negative_scale", type=float, default=None,
                       help="set another guidance scale for negative prompt / ネガティブプロンプトのscaleを指定する")
 

library/config_util.py

@@ -0,0 +1,527 @@
+import argparse
+from dataclasses import (
+  asdict,
+  dataclass,
+)
+import functools
+from textwrap import dedent, indent
+import json
+from pathlib import Path
+# from toolz import curry
+from typing import (
+  List,
+  Optional,
+  Sequence,
+  Tuple,
+  Union,
+)
+
+import toml
+import voluptuous
+from voluptuous import (
+  Any,
+  ExactSequence,
+  MultipleInvalid,
+  Object,
+  Required,
+  Schema,
+)
+from transformers import CLIPTokenizer
+
+from . import train_util
+from .train_util import (
+  DreamBoothSubset,
+  FineTuningSubset,
+  DreamBoothDataset,
+  FineTuningDataset,
+  DatasetGroup,
+)
+
+
+def add_config_arguments(parser: argparse.ArgumentParser):
+  parser.add_argument("--dataset_config", type=Path, default=None, help="config file for detail settings / 詳細な設定用の設定ファイル")
+
+# TODO: inherit Params class in Subset, Dataset
+
+@dataclass
+class BaseSubsetParams:
+  image_dir: Optional[str] = None
+  num_repeats: int = 1
+  shuffle_caption: bool = False
+  keep_tokens: int = 0
+  color_aug: bool = False
+  flip_aug: bool = False
+  face_crop_aug_range: Optional[Tuple[float, float]] = None
+  random_crop: bool = False
+  caption_dropout_rate: float = 0.0
+  caption_dropout_every_n_epochs: int = 0
+  caption_tag_dropout_rate: float = 0.0
+
+@dataclass
+class DreamBoothSubsetParams(BaseSubsetParams):
+  is_reg: bool = False
+  class_tokens: Optional[str] = None
+  caption_extension: str = ".caption"
+
+@dataclass
+class FineTuningSubsetParams(BaseSubsetParams):
+  metadata_file: Optional[str] = None
+
+@dataclass
+class BaseDatasetParams:
+  tokenizer: CLIPTokenizer = None
+  max_token_length: int = None
+  resolution: Optional[Tuple[int, int]] = None
+  debug_dataset: bool = False
+
+@dataclass
+class DreamBoothDatasetParams(BaseDatasetParams):
+  batch_size: int = 1
+  enable_bucket: bool = False
+  min_bucket_reso: int = 256
+  max_bucket_reso: int = 1024
+  bucket_reso_steps: int = 64
+  bucket_no_upscale: bool = False
+  prior_loss_weight: float = 1.0
+
+@dataclass
+class FineTuningDatasetParams(BaseDatasetParams):
+  batch_size: int = 1
+  enable_bucket: bool = False
+  min_bucket_reso: int = 256
+  max_bucket_reso: int = 1024
+  bucket_reso_steps: int = 64
+  bucket_no_upscale: bool = False
+
+@dataclass
+class SubsetBlueprint:
+  params: Union[DreamBoothSubsetParams, FineTuningSubsetParams]
+
+@dataclass
+class DatasetBlueprint:
+  is_dreambooth: bool
+  params: Union[DreamBoothDatasetParams, FineTuningDatasetParams]
+  subsets: Sequence[SubsetBlueprint]
+
+@dataclass
+class DatasetGroupBlueprint:
+  datasets: Sequence[DatasetBlueprint]
+@dataclass
+class Blueprint:
+  dataset_group: DatasetGroupBlueprint
+
+
+class ConfigSanitizer:
+  # @curry
+  @staticmethod
+  def __validate_and_convert_twodim(klass, value: Sequence) -> Tuple:
+    Schema(ExactSequence([klass, klass]))(value)
+    return tuple(value)
+
+  # @curry
+  @staticmethod
+  def __validate_and_convert_scalar_or_twodim(klass, value: Union[float, Sequence]) -> Tuple:
+    Schema(Any(klass, ExactSequence([klass, klass])))(value)
+    try:
+      Schema(klass)(value)
+      return (value, value)
+    except:
+      return ConfigSanitizer.__validate_and_convert_twodim(klass, value)
+
+  # subset schema
+  SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA = {
+    "color_aug": bool,
+    "face_crop_aug_range": functools.partial(__validate_and_convert_twodim.__func__, float),
+    "flip_aug": bool,
+    "num_repeats": int,
+    "random_crop": bool,
+    "shuffle_caption": bool,
+    "keep_tokens": int,
+  }
+  # DO means DropOut
+  DO_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA = {
+    "caption_dropout_every_n_epochs": int,
+    "caption_dropout_rate": Any(float, int),
+    "caption_tag_dropout_rate": Any(float, int),
+  }
+  # DB means DreamBooth
+  DB_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA = {
+    "caption_extension": str,
+    "class_tokens": str,
+  }
+  DB_SUBSET_DISTINCT_SCHEMA = {
+    Required("image_dir"): str,
+    "is_reg": bool,
+  }
+  # FT means FineTuning
+  FT_SUBSET_DISTINCT_SCHEMA = {
+    Required("metadata_file"): str,
+    "image_dir": str,
+  }
+
+  # datasets schema
+  DATASET_ASCENDABLE_SCHEMA = {
+    "batch_size": int,
+    "bucket_no_upscale": bool,
+    "bucket_reso_steps": int,
+    "enable_bucket": bool,
+    "max_bucket_reso": int,
+    "min_bucket_reso": int,
+    "resolution": functools.partial(__validate_and_convert_scalar_or_twodim.__func__, int),
+  }
+
+  # options handled by argparse but not handled by user config
+  ARGPARSE_SPECIFIC_SCHEMA = {
+    "debug_dataset": bool,
+    "max_token_length": Any(None, int),
+    "prior_loss_weight": Any(float, int),
+  }
+  # for handling default None value of argparse
+  ARGPARSE_NULLABLE_OPTNAMES = [
+    "face_crop_aug_range",
+    "resolution",
+  ]
+  # prepare map because option name may differ among argparse and user config
+  ARGPARSE_OPTNAME_TO_CONFIG_OPTNAME = {
+    "train_batch_size": "batch_size",
+    "dataset_repeats": "num_repeats",
+  }
+
+  def __init__(self, support_dreambooth: bool, support_finetuning: bool, support_dropout: bool) -> None:
+    assert support_dreambooth or support_finetuning, "Neither DreamBooth mode nor fine tuning mode specified. Please specify one mode or more. / DreamBooth モードか fine tuning モードのどちらも指定されていません。1つ以上指定してください。"
+
+    self.db_subset_schema = self.__merge_dict(
+      self.SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.DB_SUBSET_DISTINCT_SCHEMA,
+      self.DB_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.DO_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA if support_dropout else {},
+    )
+
+    self.ft_subset_schema = self.__merge_dict(
+      self.SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.FT_SUBSET_DISTINCT_SCHEMA,
+      self.DO_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA if support_dropout else {},
+    )
+
+    self.db_dataset_schema = self.__merge_dict(
+      self.DATASET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.DB_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.DO_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA if support_dropout else {},
+      {"subsets": [self.db_subset_schema]},
+    )
+
+    self.ft_dataset_schema = self.__merge_dict(
+      self.DATASET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.DO_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA if support_dropout else {},
+      {"subsets": [self.ft_subset_schema]},
+    )
+
+    if support_dreambooth and support_finetuning:
+      def validate_flex_dataset(dataset_config: dict):
+        subsets_config = dataset_config.get("subsets", [])
+
+        # check dataset meets FT style
+        # NOTE: all FT subsets should have "metadata_file"
+        if all(["metadata_file" in subset for subset in subsets_config]):
+          return Schema(self.ft_dataset_schema)(dataset_config)
+        # check dataset meets DB style
+        # NOTE: all DB subsets should have no "metadata_file"
+        elif all(["metadata_file" not in subset for subset in subsets_config]):
+          return Schema(self.db_dataset_schema)(dataset_config)
+        else:
+          raise voluptuous.Invalid("DreamBooth subset and fine tuning subset cannot be mixed in the same dataset. Please split them into separate datasets. / DreamBoothのサブセットとfine tuninのサブセットを同一のデータセットに混在させることはできません。別々のデータセットに分割してください。")
+
+      self.dataset_schema = validate_flex_dataset
+    elif support_dreambooth:
+      self.dataset_schema = self.db_dataset_schema
+    else:
+      self.dataset_schema = self.ft_dataset_schema
+
+    self.general_schema = self.__merge_dict(
+      self.DATASET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA,
+      self.DB_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA if support_dreambooth else {},
+      self.DO_SUBSET_ASCENDABLE_SCHEMA if support_dropout else {},
+    )
+
+    self.user_config_validator = Schema({
+      "general": self.general_schema,
+      "datasets": [self.dataset_schema],
+    })
+
+    self.argparse_schema = self.__merge_dict(
+      self.general_schema,
+      self.ARGPARSE_SPECIFIC_SCHEMA,
+      {optname: Any(None, self.general_schema[optname]) for optname in self.ARGPARSE_NULLABLE_OPTNAMES},
+      {a_name: self.general_schema[c_name] for a_name, c_name in self.ARGPARSE_OPTNAME_TO_CONFIG_OPTNAME.items()},
+    )
+
+    self.argparse_config_validator = Schema(Object(self.argparse_schema), extra=voluptuous.ALLOW_EXTRA)
+
+  def sanitize_user_config(self, user_config: dict) -> dict:
+    try:
+      return self.user_config_validator(user_config)
+    except MultipleInvalid:
+      # TODO: エラー発生時のメッセージをわかりやすくする
+      print("Invalid user config / ユーザ設定の形式が正しくないようです")
+      raise
+
+  # NOTE: In nature, argument parser result is not needed to be sanitize
+  #   However this will help us to detect program bug
+  def sanitize_argparse_namespace(self, argparse_namespace: argparse.Namespace) -> argparse.Namespace:
+    try:
+      return self.argparse_config_validator(argparse_namespace)
+    except MultipleInvalid:
+      # XXX: this should be a bug
+      print("Invalid cmdline parsed arguments. This should be a bug. / コマンドラインのパース結果が正しくないようです。プログラムのバグの可能性が高いです。")
+      raise
+
+  # NOTE: value would be overwritten by latter dict if there is already the same key
+  @staticmethod
+  def __merge_dict(*dict_list: dict) -> dict:
+    merged = {}
+    for schema in dict_list:
+      # merged |= schema
+      for k, v in schema.items():
+        merged[k] = v
+    return merged
+
+
+class BlueprintGenerator:
+  BLUEPRINT_PARAM_NAME_TO_CONFIG_OPTNAME = {
+  }
+
+  def __init__(self, sanitizer: ConfigSanitizer):
+    self.sanitizer = sanitizer
+
+  # runtime_params is for parameters which is only configurable on runtime, such as tokenizer
+  def generate(self, user_config: dict, argparse_namespace: argparse.Namespace, **runtime_params) -> Blueprint:
+    sanitized_user_config = self.sanitizer.sanitize_user_config(user_config)
+    sanitized_argparse_namespace = self.sanitizer.sanitize_argparse_namespace(argparse_namespace)
+
+    # convert argparse namespace to dict like config
+    # NOTE: it is ok to have extra entries in dict
+    optname_map = self.sanitizer.ARGPARSE_OPTNAME_TO_CONFIG_OPTNAME
+    argparse_config = {optname_map.get(optname, optname): value for optname, value in vars(sanitized_argparse_namespace).items()}
+
+    general_config = sanitized_user_config.get("general", {})
+
+    dataset_blueprints = []
+    for dataset_config in sanitized_user_config.get("datasets", []):
+      # NOTE: if subsets have no "metadata_file", these are DreamBooth datasets/subsets
+      subsets = dataset_config.get("subsets", [])
+      is_dreambooth = all(["metadata_file" not in subset for subset in subsets])
+      if is_dreambooth:
+        subset_params_klass = DreamBoothSubsetParams
+        dataset_params_klass = DreamBoothDatasetParams
+      else:
+        subset_params_klass = FineTuningSubsetParams
+        dataset_params_klass = FineTuningDatasetParams
+
+      subset_blueprints = []
+      for subset_config in subsets:
+        params = self.generate_params_by_fallbacks(subset_params_klass,
+                                                   [subset_config, dataset_config, general_config, argparse_config, runtime_params])
+        subset_blueprints.append(SubsetBlueprint(params))
+
+      params = self.generate_params_by_fallbacks(dataset_params_klass,
+                                                 [dataset_config, general_config, argparse_config, runtime_params])
+      dataset_blueprints.append(DatasetBlueprint(is_dreambooth, params, subset_blueprints))
+
+    dataset_group_blueprint = DatasetGroupBlueprint(dataset_blueprints)
+
+    return Blueprint(dataset_group_blueprint)
+
+  @staticmethod
+  def generate_params_by_fallbacks(param_klass, fallbacks: Sequence[dict]):
+    name_map = BlueprintGenerator.BLUEPRINT_PARAM_NAME_TO_CONFIG_OPTNAME
+    search_value = BlueprintGenerator.search_value
+    default_params = asdict(param_klass())
+    param_names = default_params.keys()
+
+    params = {name: search_value(name_map.get(name, name), fallbacks, default_params.get(name)) for name in param_names}
+
+    return param_klass(**params)
+
+  @staticmethod
+  def search_value(key: str, fallbacks: Sequence[dict], default_value = None):
+    for cand in fallbacks:
+      value = cand.get(key)
+      if value is not None:
+        return value
+
+    return default_value
+
+
+def generate_dataset_group_by_blueprint(dataset_group_blueprint: DatasetGroupBlueprint):
+  datasets: List[Union[DreamBoothDataset, FineTuningDataset]] = []
+
+  for dataset_blueprint in dataset_group_blueprint.datasets:
+    if dataset_blueprint.is_dreambooth:
+      subset_klass = DreamBoothSubset
+      dataset_klass = DreamBoothDataset
+    else:
+      subset_klass = FineTuningSubset
+      dataset_klass = FineTuningDataset
+
+    subsets = [subset_klass(**asdict(subset_blueprint.params)) for subset_blueprint in dataset_blueprint.subsets]
+    dataset = dataset_klass(subsets=subsets, **asdict(dataset_blueprint.params))
+    datasets.append(dataset)
+
+  # print info
+  info = ""
+  for i, dataset in enumerate(datasets):
+    is_dreambooth = isinstance(dataset, DreamBoothDataset)
+    info += dedent(f"""\
+      [Dataset {i}]
+        batch_size: {dataset.batch_size}
+        resolution: {(dataset.width, dataset.height)}
+        enable_bucket: {dataset.enable_bucket}
+    """)
+
+    if dataset.enable_bucket:
+      info += indent(dedent(f"""\
+        min_bucket_reso: {dataset.min_bucket_reso}
+        max_bucket_reso: {dataset.max_bucket_reso}
+        bucket_reso_steps: {dataset.bucket_reso_steps}
+        bucket_no_upscale: {dataset.bucket_no_upscale}
+      \n"""), "  ")
+    else:
+      info += "\n"
+
+    for j, subset in enumerate(dataset.subsets):
+      info += indent(dedent(f"""\
+        [Subset {j} of Dataset {i}]
+          image_dir: "{subset.image_dir}"
+          image_count: {subset.img_count}
+          num_repeats: {subset.num_repeats}
+          shuffle_caption: {subset.shuffle_caption}
+          keep_tokens: {subset.keep_tokens}
+          caption_dropout_rate: {subset.caption_dropout_rate}
+          caption_dropout_every_n_epoches: {subset.caption_dropout_every_n_epochs}
+          caption_tag_dropout_rate: {subset.caption_tag_dropout_rate}
+          color_aug: {subset.color_aug}
+          flip_aug: {subset.flip_aug}
+          face_crop_aug_range: {subset.face_crop_aug_range}
+          random_crop: {subset.random_crop}
+      """), "  ")
+
+      if is_dreambooth:
+        info += indent(dedent(f"""\
+          is_reg: {subset.is_reg}
+          class_tokens: {subset.class_tokens}
+          caption_extension: {subset.caption_extension}
+        \n"""), "    ")
+      else:
+        info += indent(dedent(f"""\
+          metadata_file: {subset.metadata_file}
+        \n"""), "    ")
+
+  print(info)
+
+  # make buckets first because it determines the length of dataset
+  for i, dataset in enumerate(datasets):
+    print(f"[Dataset {i}]")
+    dataset.make_buckets()
+
+  return DatasetGroup(datasets)
+
+
+def generate_dreambooth_subsets_config_by_subdirs(train_data_dir: Optional[str] = None, reg_data_dir: Optional[str] = None):
+  def extract_dreambooth_params(name: str) -> Tuple[int, str]:
+    tokens = name.split('_')
+    try:
+      n_repeats = int(tokens[0])
+    except ValueError as e:
+      print(f"ignore directory without repeats / 繰り返し回数のないディレクトリを無視します: {dir}")
+      return 0, ""
+    caption_by_folder = '_'.join(tokens[1:])
+    return n_repeats, caption_by_folder
+
+  def generate(base_dir: Optional[str], is_reg: bool):
+    if base_dir is None:
+      return []
+
+    base_dir: Path = Path(base_dir)
+    if not base_dir.is_dir():
+      return []
+
+    subsets_config = []
+    for subdir in base_dir.iterdir():
+      if not subdir.is_dir():
+        continue
+
+      num_repeats, class_tokens = extract_dreambooth_params(subdir.name)
+      if num_repeats < 1:
+        continue
+
+      subset_config = {"image_dir": str(subdir), "num_repeats": num_repeats, "is_reg": is_reg, "class_tokens": class_tokens}
+      subsets_config.append(subset_config)
+
+    return subsets_config
+
+  subsets_config = []
+  subsets_config += generate(train_data_dir, False)
+  subsets_config += generate(reg_data_dir, True)
+
+  return subsets_config
+
+
+def load_user_config(file: str) -> dict:
+  file: Path = Path(file)
+  if not file.is_file():
+    raise ValueError(f"file not found / ファイルが見つかりません: {file}")
+
+  if file.name.lower().endswith('.json'):
+    try:
+      config = json.load(file)
+    except Exception:
+      print(f"Error on parsing JSON config file. Please check the format. / JSON 形式の設定ファイルの読み込みに失敗しました。文法が正しいか確認してください。: {file}")
+      raise
+  elif file.name.lower().endswith('.toml'):
+    try:
+      config = toml.load(file)
+    except Exception:
+      print(f"Error on parsing TOML config file. Please check the format. / TOML 形式の設定ファイルの読み込みに失敗しました。文法が正しいか確認してください。: {file}")
+      raise
+  else:
+    raise ValueError(f"not supported config file format / 対応していない設定ファイルの形式です: {file}")
+
+  return config
+
+
+# for config test
+if __name__ == "__main__":
+  parser = argparse.ArgumentParser()
+  parser.add_argument("--support_dreambooth", action="store_true")
+  parser.add_argument("--support_finetuning", action="store_true")
+  parser.add_argument("--support_dropout", action="store_true")
+  parser.add_argument("dataset_config")
+  config_args, remain = parser.parse_known_args()
+
+  parser = argparse.ArgumentParser()
+  train_util.add_dataset_arguments(parser, config_args.support_dreambooth, config_args.support_finetuning, config_args.support_dropout)
+  train_util.add_training_arguments(parser, config_args.support_dreambooth)
+  argparse_namespace = parser.parse_args(remain)
+  train_util.prepare_dataset_args(argparse_namespace, config_args.support_finetuning)
+
+  print("[argparse_namespace]")
+  print(vars(argparse_namespace))
+
+  user_config = load_user_config(config_args.dataset_config)
+
+  print("\n[user_config]")
+  print(user_config)
+
+  sanitizer = ConfigSanitizer(config_args.support_dreambooth, config_args.support_finetuning, config_args.support_dropout)
+  sanitized_user_config = sanitizer.sanitize_user_config(user_config)
+
+  print("\n[sanitized_user_config]")
+  print(sanitized_user_config)
+
+  blueprint = BlueprintGenerator(sanitizer).generate(user_config, argparse_namespace)
+
+  print("\n[blueprint]")
+  print(blueprint)

library/model_util.py

@@ -4,7 +4,7 @@
 import math
 import os
 import torch
-from transformers import CLIPTextModel, CLIPTokenizer, CLIPTextConfig
+from transformers import CLIPTextModel, CLIPTokenizer, CLIPTextConfig, logging
 from diffusers import AutoencoderKL, DDIMScheduler, StableDiffusionPipeline, UNet2DConditionModel
 from safetensors.torch import load_file, save_file
 
@@ -916,7 +916,11 @@ def load_models_from_stable_diffusion_checkpoint(v2, ckpt_path, dtype=None):
     info = text_model.load_state_dict(converted_text_encoder_checkpoint)
   else:
     converted_text_encoder_checkpoint = convert_ldm_clip_checkpoint_v1(state_dict)
+
+    logging.set_verbosity_error()                                                       # don't show annoying warning
     text_model = CLIPTextModel.from_pretrained("openai/clip-vit-large-patch14")
+    logging.set_verbosity_warning()
+
     info = text_model.load_state_dict(converted_text_encoder_checkpoint)
   print("loading text encoder:", info)
 

networks/check_lora_weights.py

@@ -21,7 +21,7 @@ def main(file):
 
   for key, value in values:
     value = value.to(torch.float32)
-    print(f"{key},{torch.mean(torch.abs(value))},{torch.min(torch.abs(value))}")
+    print(f"{key},{str(tuple(value.size())).replace(', ', '-')},{torch.mean(torch.abs(value))},{torch.min(torch.abs(value))}")
 
 
 if __name__ == '__main__':

networks/extract_lora_from_models.py

@@ -45,8 +45,13 @@ def svd(args):
   text_encoder_t, _, unet_t = model_util.load_models_from_stable_diffusion_checkpoint(args.v2, args.model_tuned)
 
   # create LoRA network to extract weights: Use dim (rank) as alpha
-  lora_network_o = lora.create_network(1.0, args.dim, args.dim, None, text_encoder_o, unet_o)
-  lora_network_t = lora.create_network(1.0, args.dim, args.dim, None, text_encoder_t, unet_t)
+  if args.conv_dim is None:
+    kwargs = {}
+  else:
+    kwargs = {"conv_dim": args.conv_dim, "conv_alpha": args.conv_dim}
+
+  lora_network_o = lora.create_network(1.0, args.dim, args.dim, None, text_encoder_o, unet_o, **kwargs)
+  lora_network_t = lora.create_network(1.0, args.dim, args.dim, None, text_encoder_t, unet_t, **kwargs)
   assert len(lora_network_o.text_encoder_loras) == len(
       lora_network_t.text_encoder_loras), f"model version is different (SD1.x vs SD2.x) / それぞれのモデルのバージョンが違います（SD1.xベースとSD2.xベース） "
 
@@ -85,13 +90,28 @@ def svd(args):
 
   # make LoRA with svd
   print("calculating by svd")
-  rank = args.dim
   lora_weights = {}
   with torch.no_grad():
     for lora_name, mat in tqdm(list(diffs.items())):
+      # if args.conv_dim is None, diffs do not include LoRAs for conv2d-3x3
       conv2d = (len(mat.size()) == 4)
+      kernel_size = None if not conv2d else mat.size()[2:4]
+      conv2d_3x3 = conv2d and kernel_size != (1, 1)
+
+      rank = args.dim if not conv2d_3x3 or args.conv_dim is None else args.conv_dim
+      out_dim, in_dim = mat.size()[0:2]
+
+      if args.device:
+        mat = mat.to(args.device)
+
+      # print(lora_name, mat.size(), mat.device, rank, in_dim, out_dim)
+      rank = min(rank, in_dim, out_dim)                           # LoRA rank cannot exceed the original dim
+
       if conv2d:
-        mat = mat.squeeze()
+        if conv2d_3x3:
+          mat = mat.flatten(start_dim=1)
+        else:
+          mat = mat.squeeze()
 
       U, S, Vh = torch.linalg.svd(mat)
 
@@ -108,30 +128,27 @@ def svd(args):
       U = U.clamp(low_val, hi_val)
       Vh = Vh.clamp(low_val, hi_val)
 
+      if conv2d:
+        U = U.reshape(out_dim, rank, 1, 1)
+        Vh = Vh.reshape(rank, in_dim, kernel_size[0], kernel_size[1])
+
+      U = U.to("cpu").contiguous()
+      Vh = Vh.to("cpu").contiguous()
+
       lora_weights[lora_name] = (U, Vh)
 
   # make state dict for LoRA
-  lora_network_o.apply_to(text_encoder_o, unet_o, text_encoder_different, True)   # to make state dict
-  lora_sd = lora_network_o.state_dict()
-  print(f"LoRA has {len(lora_sd)} weights.")
-
-  for key in list(lora_sd.keys()):
-    if "alpha" in key:
-      continue
-
-    lora_name = key.split('.')[0]
-    i = 0 if "lora_up" in key else 1
-
-    weights = lora_weights[lora_name][i]
-    # print(key, i, weights.size(), lora_sd[key].size())
-    if len(lora_sd[key].size()) == 4:
-      weights = weights.unsqueeze(2).unsqueeze(3)
-
-    assert weights.size() == lora_sd[key].size(), f"size unmatch: {key}"
-    lora_sd[key] = weights
+  lora_sd = {}
+  for lora_name, (up_weight, down_weight) in lora_weights.items():
+    lora_sd[lora_name + '.lora_up.weight'] = up_weight
+    lora_sd[lora_name + '.lora_down.weight'] = down_weight
+    lora_sd[lora_name + '.alpha'] = torch.tensor(down_weight.size()[0])
 
   # load state dict to LoRA and save it
-  info = lora_network_o.load_state_dict(lora_sd)
+  lora_network_save = lora.create_network_from_weights(1.0, None, None, text_encoder_o, unet_o, weights_sd=lora_sd)
+  lora_network_save.apply_to(text_encoder_o, unet_o)        # create internal module references for state_dict
+
+  info = lora_network_save.load_state_dict(lora_sd)
   print(f"Loading extracted LoRA weights: {info}")
 
   dir_name = os.path.dirname(args.save_to)
@@ -139,9 +156,9 @@ def svd(args):
     os.makedirs(dir_name, exist_ok=True)
 
   # minimum metadata
-  metadata = {"ss_network_dim": str(args.dim), "ss_network_alpha": str(args.dim)}
+  metadata = {"ss_network_module": "networks.lora", "ss_network_dim": str(args.dim), "ss_network_alpha": str(args.dim)}
 
-  lora_network_o.save_weights(args.save_to, save_dtype, metadata)
+  lora_network_save.save_weights(args.save_to, save_dtype, metadata)
   print(f"LoRA weights are saved to: {args.save_to}")
 
 
@@ -158,6 +175,8 @@ if __name__ == '__main__':
   parser.add_argument("--save_to", type=str, default=None,
                       help="destination file name: ckpt or safetensors file / 保存先のファイル名、ckptまたはsafetensors")
   parser.add_argument("--dim", type=int, default=4, help="dimension (rank) of LoRA (default 4) / LoRAの次元数（rank）（デフォルト4）")
+  parser.add_argument("--conv_dim", type=int, default=None,
+                      help="dimension (rank) of LoRA for Conv2d-3x3 (default None, disabled) / LoRAのConv2d-3x3の次元数（rank）（デフォルトNone、適用なし）")
   parser.add_argument("--device", type=str, default=None, help="device to use, cuda for GPU / 計算を行うデバイス、cuda でGPUを使う")
 
   args = parser.parse_args()

networks/lora.py

@@ -6,6 +6,7 @@
 import math
 import os
 from typing import List
+import numpy as np
 import torch
 
 from library import train_util
@@ -20,22 +21,34 @@ class LoRAModule(torch.nn.Module):
     """ if alpha == 0 or None, alpha is rank (no scaling). """
     super().__init__()
     self.lora_name = lora_name
-    self.lora_dim = lora_dim
 
     if org_module.__class__.__name__ == 'Conv2d':
       in_dim = org_module.in_channels
       out_dim = org_module.out_channels
-      self.lora_down = torch.nn.Conv2d(in_dim, lora_dim, (1, 1), bias=False)
-      self.lora_up = torch.nn.Conv2d(lora_dim, out_dim, (1, 1), bias=False)
     else:
       in_dim = org_module.in_features
       out_dim = org_module.out_features
-      self.lora_down = torch.nn.Linear(in_dim, lora_dim, bias=False)
-      self.lora_up = torch.nn.Linear(lora_dim, out_dim, bias=False)
+
+    # if limit_rank:
+    #   self.lora_dim = min(lora_dim, in_dim, out_dim)
+    #   if self.lora_dim != lora_dim:
+    #     print(f"{lora_name} dim (rank) is changed to: {self.lora_dim}")
+    # else:
+    self.lora_dim = lora_dim
+
+    if org_module.__class__.__name__ == 'Conv2d':
+      kernel_size = org_module.kernel_size
+      stride = org_module.stride
+      padding = org_module.padding
+      self.lora_down = torch.nn.Conv2d(in_dim, self.lora_dim, kernel_size, stride, padding, bias=False)
+      self.lora_up = torch.nn.Conv2d(self.lora_dim, out_dim, (1, 1), (1, 1), bias=False)
+    else:
+      self.lora_down = torch.nn.Linear(in_dim, self.lora_dim, bias=False)
+      self.lora_up = torch.nn.Linear(self.lora_dim, out_dim, bias=False)
 
     if type(alpha) == torch.Tensor:
       alpha = alpha.detach().float().numpy()                              # without casting, bf16 causes error
-    alpha = lora_dim if alpha is None or alpha == 0 else alpha
+    alpha = self.lora_dim if alpha is None or alpha == 0 else alpha
     self.scale = alpha / self.lora_dim
     self.register_buffer('alpha', torch.tensor(alpha))                    # 定数として扱える
 
@@ -45,69 +58,192 @@ class LoRAModule(torch.nn.Module):
 
     self.multiplier = multiplier
     self.org_module = org_module                  # remove in applying
+    self.region = None
+    self.region_mask = None
 
   def apply_to(self):
     self.org_forward = self.org_module.forward
     self.org_module.forward = self.forward
     del self.org_module
 
+  def set_region(self, region):
+    self.region = region
+    self.region_mask = None
+
   def forward(self, x):
-    return self.org_forward(x) + self.lora_up(self.lora_down(x)) * self.multiplier * self.scale
+    if self.region is None:
+      return self.org_forward(x) + self.lora_up(self.lora_down(x)) * self.multiplier * self.scale
+
+    # regional LoRA   FIXME same as additional-network extension
+    if x.size()[1] % 77 == 0:
+      # print(f"LoRA for context: {self.lora_name}")
+      self.region = None
+      return self.org_forward(x) + self.lora_up(self.lora_down(x)) * self.multiplier * self.scale
+
+    # calculate region mask first time
+    if self.region_mask is None:
+      if len(x.size()) == 4:
+        h, w = x.size()[2:4]
+      else:
+        seq_len = x.size()[1]
+        ratio = math.sqrt((self.region.size()[0] * self.region.size()[1]) / seq_len)
+        h = int(self.region.size()[0] / ratio + .5)
+        w = seq_len // h
+
+      r = self.region.to(x.device)
+      if r.dtype == torch.bfloat16:
+        r = r.to(torch.float)
+      r = r.unsqueeze(0).unsqueeze(1)
+      # print(self.lora_name, self.region.size(), x.size(), r.size(), h, w)
+      r = torch.nn.functional.interpolate(r, (h, w), mode='bilinear')
+      r = r.to(x.dtype)
+
+      if len(x.size()) == 3:
+        r = torch.reshape(r, (1, x.size()[1], -1))
+
+      self.region_mask = r
+
+    return self.org_forward(x) + self.lora_up(self.lora_down(x)) * self.multiplier * self.scale * self.region_mask
 
 
 def create_network(multiplier, network_dim, network_alpha, vae, text_encoder, unet, **kwargs):
   if network_dim is None:
     network_dim = 4                     # default
-  network = LoRANetwork(text_encoder, unet, multiplier=multiplier, lora_dim=network_dim, alpha=network_alpha)
+
+  # extract dim/alpha for conv2d, and block dim
+  conv_dim = kwargs.get('conv_dim', None)
+  conv_alpha = kwargs.get('conv_alpha', None)
+  if conv_dim is not None:
+    conv_dim = int(conv_dim)
+    if conv_alpha is None:
+      conv_alpha = 1.0
+    else:
+      conv_alpha = float(conv_alpha)
+
+  """
+  block_dims = kwargs.get("block_dims")
+  block_alphas = None
+
+  if block_dims is not None:
+    block_dims = [int(d) for d in block_dims.split(',')]
+    assert len(block_dims) == NUM_BLOCKS, f"Number of block dimensions is not same to {NUM_BLOCKS}"
+    block_alphas = kwargs.get("block_alphas")
+    if block_alphas is None:
+      block_alphas = [1] * len(block_dims)
+    else:
+      block_alphas = [int(a) for a in block_alphas(',')]
+    assert len(block_alphas) == NUM_BLOCKS, f"Number of block alphas is not same to {NUM_BLOCKS}"
+
+  conv_block_dims = kwargs.get("conv_block_dims")
+  conv_block_alphas = None
+
+  if conv_block_dims is not None:
+    conv_block_dims = [int(d) for d in conv_block_dims.split(',')]
+    assert len(conv_block_dims) == NUM_BLOCKS, f"Number of block dimensions is not same to {NUM_BLOCKS}"
+    conv_block_alphas = kwargs.get("conv_block_alphas")
+    if conv_block_alphas is None:
+      conv_block_alphas = [1] * len(conv_block_dims)
+    else:
+      conv_block_alphas = [int(a) for a in conv_block_alphas(',')]
+    assert len(conv_block_alphas) == NUM_BLOCKS, f"Number of block alphas is not same to {NUM_BLOCKS}"
+  """
+
+  network = LoRANetwork(text_encoder, unet, multiplier=multiplier, lora_dim=network_dim,
+                        alpha=network_alpha, conv_lora_dim=conv_dim, conv_alpha=conv_alpha)
   return network
 
 
-def create_network_from_weights(multiplier, file, vae, text_encoder, unet, **kwargs):
-  if os.path.splitext(file)[1] == '.safetensors':
-    from safetensors.torch import load_file, safe_open
-    weights_sd = load_file(file)
-  else:
-    weights_sd = torch.load(file, map_location='cpu')
+def create_network_from_weights(multiplier, file, vae, text_encoder, unet, weights_sd=None, **kwargs):
+  if weights_sd is None:
+    if os.path.splitext(file)[1] == '.safetensors':
+      from safetensors.torch import load_file, safe_open
+      weights_sd = load_file(file)
+    else:
+      weights_sd = torch.load(file, map_location='cpu')
 
-  # get dim (rank)
-  network_alpha = None
-  network_dim = None
+  # get dim/alpha mapping
+  modules_dim = {}
+  modules_alpha = {}
   for key, value in weights_sd.items():
-    if network_alpha is None and 'alpha' in key:
-      network_alpha = value
-    if network_dim is None and 'lora_down' in key and len(value.size()) == 2:
-      network_dim = value.size()[0]
+    if '.' not in key:
+      continue
 
-  if network_alpha is None:
-    network_alpha = network_dim
+    lora_name = key.split('.')[0]
+    if 'alpha' in key:
+      modules_alpha[lora_name] = value
+    elif 'lora_down' in key:
+      dim = value.size()[0]
+      modules_dim[lora_name] = dim
+      # print(lora_name, value.size(), dim)
 
-  network = LoRANetwork(text_encoder, unet, multiplier=multiplier, lora_dim=network_dim, alpha=network_alpha)
+  # support old LoRA without alpha
+  for key in modules_dim.keys():
+    if key not in modules_alpha:
+      modules_alpha = modules_dim[key]
+
+  network = LoRANetwork(text_encoder, unet, multiplier=multiplier, modules_dim=modules_dim, modules_alpha=modules_alpha)
   network.weights_sd = weights_sd
   return network
 
 
 class LoRANetwork(torch.nn.Module):
+  # is it possible to apply conv_in and conv_out?
   UNET_TARGET_REPLACE_MODULE = ["Transformer2DModel", "Attention"]
+  UNET_TARGET_REPLACE_MODULE_CONV2D_3X3 = ["ResnetBlock2D", "Downsample2D", "Upsample2D"]
   TEXT_ENCODER_TARGET_REPLACE_MODULE = ["CLIPAttention", "CLIPMLP"]
   LORA_PREFIX_UNET = 'lora_unet'
   LORA_PREFIX_TEXT_ENCODER = 'lora_te'
 
-  def __init__(self, text_encoder, unet, multiplier=1.0, lora_dim=4, alpha=1) -> None:
+  def __init__(self, text_encoder, unet, multiplier=1.0, lora_dim=4, alpha=1, conv_lora_dim=None, conv_alpha=None, modules_dim=None, modules_alpha=None) -> None:
     super().__init__()
     self.multiplier = multiplier
+
     self.lora_dim = lora_dim
     self.alpha = alpha
+    self.conv_lora_dim = conv_lora_dim
+    self.conv_alpha = conv_alpha
+
+    if modules_dim is not None:
+      print(f"create LoRA network from weights")
+    else:
+      print(f"create LoRA network. base dim (rank): {lora_dim}, alpha: {alpha}")
+
+    self.apply_to_conv2d_3x3 = self.conv_lora_dim is not None
+    if self.apply_to_conv2d_3x3:
+      if self.conv_alpha is None:
+        self.conv_alpha = self.alpha
+      print(f"apply LoRA to Conv2d with kernel size (3,3). dim (rank): {self.conv_lora_dim}, alpha: {self.conv_alpha}")
 
     # create module instances
     def create_modules(prefix, root_module: torch.nn.Module, target_replace_modules) -> List[LoRAModule]:
       loras = []
       for name, module in root_module.named_modules():
         if module.__class__.__name__ in target_replace_modules:
+          # TODO get block index here
           for child_name, child_module in module.named_modules():
-            if child_module.__class__.__name__ == "Linear" or (child_module.__class__.__name__ == "Conv2d" and child_module.kernel_size == (1, 1)):
+            is_linear = child_module.__class__.__name__ == "Linear"
+            is_conv2d = child_module.__class__.__name__ == "Conv2d"
+            is_conv2d_1x1 = is_conv2d and child_module.kernel_size == (1, 1)
+            if is_linear or is_conv2d:
               lora_name = prefix + '.' + name + '.' + child_name
               lora_name = lora_name.replace('.', '_')
-              lora = LoRAModule(lora_name, child_module, self.multiplier, self.lora_dim, self.alpha)
+
+              if modules_dim is not None:
+                if lora_name not in modules_dim:
+                  continue                                      # no LoRA module in this weights file
+                dim = modules_dim[lora_name]
+                alpha = modules_alpha[lora_name]
+              else:
+                if is_linear or is_conv2d_1x1:
+                  dim = self.lora_dim
+                  alpha = self.alpha
+                elif self.apply_to_conv2d_3x3:
+                  dim = self.conv_lora_dim
+                  alpha = self.conv_alpha
+                else:
+                  continue
+
+              lora = LoRAModule(lora_name, child_module, self.multiplier, dim, alpha)
               loras.append(lora)
       return loras
 
@@ -115,7 +251,12 @@ class LoRANetwork(torch.nn.Module):
                                              text_encoder, LoRANetwork.TEXT_ENCODER_TARGET_REPLACE_MODULE)
     print(f"create LoRA for Text Encoder: {len(self.text_encoder_loras)} modules.")
 
-    self.unet_loras = create_modules(LoRANetwork.LORA_PREFIX_UNET, unet, LoRANetwork.UNET_TARGET_REPLACE_MODULE)
+    # extend U-Net target modules if conv2d 3x3 is enabled, or load from weights
+    target_modules = LoRANetwork.UNET_TARGET_REPLACE_MODULE
+    if modules_dim is not None or self.conv_lora_dim is not None:
+      target_modules += LoRANetwork.UNET_TARGET_REPLACE_MODULE_CONV2D_3X3
+
+    self.unet_loras = create_modules(LoRANetwork.LORA_PREFIX_UNET, unet, target_modules)
     print(f"create LoRA for U-Net: {len(self.unet_loras)} modules.")
 
     self.weights_sd = None
@@ -130,7 +271,7 @@ class LoRANetwork(torch.nn.Module):
     self.multiplier = multiplier
     for lora in self.text_encoder_loras + self.unet_loras:
       lora.multiplier = self.multiplier
-      
+
   def load_weights(self, file):
     if os.path.splitext(file)[1] == '.safetensors':
       from safetensors.torch import load_file, safe_open
@@ -240,3 +381,18 @@ class LoRANetwork(torch.nn.Module):
       save_file(state_dict, file, metadata)
     else:
       torch.save(state_dict, file)
+
+  @ staticmethod
+  def set_regions(networks, image):
+    image = image.astype(np.float32) / 255.0
+    for i, network in enumerate(networks[:3]):
+      # NOTE: consider averaging overwrapping area
+      region = image[:, :, i]
+      if region.max() == 0:
+        continue
+      region = torch.tensor(region)
+      network.set_region(region)
+
+  def set_region(self, region):
+    for lora in self.unet_loras:
+      lora.set_region(region)

networks/merge_lora.py

@@ -48,7 +48,7 @@ def merge_to_sd_model(text_encoder, unet, models, ratios, merge_dtype):
     for name, module in root_module.named_modules():
       if module.__class__.__name__ in target_replace_modules:
         for child_name, child_module in module.named_modules():
-          if child_module.__class__.__name__ == "Linear" or (child_module.__class__.__name__ == "Conv2d" and child_module.kernel_size == (1, 1)):
+          if child_module.__class__.__name__ == "Linear" or child_module.__class__.__name__ == "Conv2d":
             lora_name = prefix + '.' + name + '.' + child_name
             lora_name = lora_name.replace('.', '_')
             name_to_module[lora_name] = child_module
@@ -80,13 +80,19 @@ def merge_to_sd_model(text_encoder, unet, models, ratios, merge_dtype):
 
         # W <- W + U * D
         weight = module.weight
+        # print(module_name, down_weight.size(), up_weight.size())
         if len(weight.size()) == 2:
           # linear
           weight = weight + ratio * (up_weight @ down_weight) * scale
-        else:
-          # conv2d
+        elif down_weight.size()[2:4] == (1, 1):
+          # conv2d 1x1
           weight = weight + ratio * (up_weight.squeeze(3).squeeze(2) @ down_weight.squeeze(3).squeeze(2)
                                      ).unsqueeze(2).unsqueeze(3) * scale
+        else:
+          # conv2d 3x3
+          conved = torch.nn.functional.conv2d(down_weight.permute(1, 0, 2, 3), up_weight).permute(1, 0, 2, 3)
+          # print(conved.size(), weight.size(), module.stride, module.padding)
+          weight = weight + ratio * conved * scale
 
         module.weight = torch.nn.Parameter(weight)
 
@@ -123,7 +129,7 @@ def merge_lora_models(models, ratios, merge_dtype):
         alphas[lora_module_name] = alpha
         if lora_module_name not in base_alphas:
           base_alphas[lora_module_name] = alpha
-    
+
     print(f"dim: {list(set(dims.values()))}, alpha: {list(set(alphas.values()))}")
 
     # merge
@@ -145,7 +151,7 @@ def merge_lora_models(models, ratios, merge_dtype):
         merged_sd[key] = merged_sd[key] + lora_sd[key] * scale
       else:
         merged_sd[key] = lora_sd[key] * scale
-  
+
   # set alpha to sd
   for lora_module_name, alpha in base_alphas.items():
     key = lora_module_name + ".alpha"

networks/resize_lora.py

@@ -1,14 +1,15 @@
 # Convert LoRA to different rank approximation (should only be used to go to lower rank)
 # This code is based off the extract_lora_from_models.py file which is based on https://github.com/cloneofsimo/lora/blob/develop/lora_diffusion/cli_svd.py
-# Thanks to cloneofsimo and kohya
+# Thanks to cloneofsimo
 
 import argparse
-import os
 import torch
 from safetensors.torch import load_file, save_file, safe_open
 from tqdm import tqdm
 from library import train_util, model_util
+import numpy as np
 
+MIN_SV = 1e-6
 
 def load_state_dict(file_name, dtype):
   if model_util.is_safetensors(file_name):
@@ -38,12 +39,149 @@ def save_to_file(file_name, model, state_dict, dtype, metadata):
     torch.save(model, file_name)
 
 
-def resize_lora_model(lora_sd, new_rank, save_dtype, device, verbose):
+def index_sv_cumulative(S, target):
+  original_sum = float(torch.sum(S))
+  cumulative_sums = torch.cumsum(S, dim=0)/original_sum
+  index = int(torch.searchsorted(cumulative_sums, target)) + 1
+  if index >= len(S):
+    index = len(S) - 1
+
+  return index
+
+
+def index_sv_fro(S, target):
+  S_squared = S.pow(2)
+  s_fro_sq = float(torch.sum(S_squared))
+  sum_S_squared = torch.cumsum(S_squared, dim=0)/s_fro_sq
+  index = int(torch.searchsorted(sum_S_squared, target**2)) + 1
+  if index >= len(S):
+    index = len(S) - 1
+
+  return index
+
+
+# Modified from Kohaku-blueleaf's extract/merge functions
+def extract_conv(weight, lora_rank, dynamic_method, dynamic_param, device, scale=1):
+    out_size, in_size, kernel_size, _ = weight.size()
+    U, S, Vh = torch.linalg.svd(weight.reshape(out_size, -1).to(device))
+    
+    param_dict = rank_resize(S, lora_rank, dynamic_method, dynamic_param, scale)
+    lora_rank = param_dict["new_rank"]
+
+    U = U[:, :lora_rank]
+    S = S[:lora_rank]
+    U = U @ torch.diag(S)
+    Vh = Vh[:lora_rank, :]
+
+    param_dict["lora_down"] = Vh.reshape(lora_rank, in_size, kernel_size, kernel_size).cpu()
+    param_dict["lora_up"] = U.reshape(out_size, lora_rank, 1, 1).cpu()
+    del U, S, Vh, weight
+    return param_dict
+
+
+def extract_linear(weight, lora_rank, dynamic_method, dynamic_param, device, scale=1):
+    out_size, in_size = weight.size()
+    
+    U, S, Vh = torch.linalg.svd(weight.to(device))
+    
+    param_dict = rank_resize(S, lora_rank, dynamic_method, dynamic_param, scale)
+    lora_rank = param_dict["new_rank"]
+    
+    U = U[:, :lora_rank]
+    S = S[:lora_rank]
+    U = U @ torch.diag(S)
+    Vh = Vh[:lora_rank, :]
+    
+    param_dict["lora_down"] = Vh.reshape(lora_rank, in_size).cpu()
+    param_dict["lora_up"] = U.reshape(out_size, lora_rank).cpu()
+    del U, S, Vh, weight
+    return param_dict
+
+
+def merge_conv(lora_down, lora_up, device):
+    in_rank, in_size, kernel_size, k_ = lora_down.shape
+    out_size, out_rank, _, _ = lora_up.shape
+    assert in_rank == out_rank and kernel_size == k_, f"rank {in_rank} {out_rank} or kernel {kernel_size} {k_} mismatch"
+    
+    lora_down = lora_down.to(device)
+    lora_up = lora_up.to(device)
+
+    merged = lora_up.reshape(out_size, -1) @ lora_down.reshape(in_rank, -1)
+    weight = merged.reshape(out_size, in_size, kernel_size, kernel_size)
+    del lora_up, lora_down
+    return weight
+
+
+def merge_linear(lora_down, lora_up, device):
+    in_rank, in_size = lora_down.shape
+    out_size, out_rank = lora_up.shape
+    assert in_rank == out_rank, f"rank {in_rank} {out_rank} mismatch"
+    
+    lora_down = lora_down.to(device)
+    lora_up = lora_up.to(device)
+    
+    weight = lora_up @ lora_down
+    del lora_up, lora_down
+    return weight
+  
+
+def rank_resize(S, rank, dynamic_method, dynamic_param, scale=1):
+    param_dict = {}
+
+    if dynamic_method=="sv_ratio":
+        # Calculate new dim and alpha based off ratio
+        max_sv = S[0]
+        min_sv = max_sv/dynamic_param
+        new_rank = max(torch.sum(S > min_sv).item(),1)
+        new_alpha = float(scale*new_rank)
+
+    elif dynamic_method=="sv_cumulative":
+        # Calculate new dim and alpha based off cumulative sum
+        new_rank = index_sv_cumulative(S, dynamic_param)
+        new_rank = max(new_rank, 1)
+        new_alpha = float(scale*new_rank)
+
+    elif dynamic_method=="sv_fro":
+        # Calculate new dim and alpha based off sqrt sum of squares
+        new_rank = index_sv_fro(S, dynamic_param)
+        new_rank = min(max(new_rank, 1), len(S)-1)
+        new_alpha = float(scale*new_rank)
+    else:
+        new_rank = rank
+        new_alpha = float(scale*new_rank)
+
+    
+    if S[0] <= MIN_SV: # Zero matrix, set dim to 1
+        new_rank = 1
+        new_alpha = float(scale*new_rank)
+    elif new_rank > rank: # cap max rank at rank
+        new_rank = rank
+        new_alpha = float(scale*new_rank)
+
+
+    # Calculate resize info
+    s_sum = torch.sum(torch.abs(S))
+    s_rank = torch.sum(torch.abs(S[:new_rank]))
+    
+    S_squared = S.pow(2)
+    s_fro = torch.sqrt(torch.sum(S_squared))
+    s_red_fro = torch.sqrt(torch.sum(S_squared[:new_rank]))
+    fro_percent = float(s_red_fro/s_fro)
+
+    param_dict["new_rank"] = new_rank
+    param_dict["new_alpha"] = new_alpha
+    param_dict["sum_retained"] = (s_rank)/s_sum
+    param_dict["fro_retained"] = fro_percent
+    param_dict["max_ratio"] = S[0]/S[new_rank]
+
+    return param_dict
+
+
+def resize_lora_model(lora_sd, new_rank, save_dtype, device, dynamic_method, dynamic_param, verbose):
   network_alpha = None
   network_dim = None
   verbose_str = "\n"
-
-  CLAMP_QUANTILE = 0.99
+  fro_list = []
 
   # Extract loaded lora dim and alpha
   for key, value in lora_sd.items():
@@ -57,9 +195,9 @@ def resize_lora_model(lora_sd, new_rank, save_dtype, device, verbose):
       network_alpha = network_dim
 
   scale = network_alpha/network_dim
-  new_alpha = float(scale*new_rank)  # calculate new alpha from scale
 
-  print(f"old dimension: {network_dim}, old alpha: {network_alpha}, new alpha: {new_alpha}")
+  if dynamic_method:
+    print(f"Dynamically determining new alphas and dims based off {dynamic_method}: {dynamic_param}, max rank is {new_rank}")
 
   lora_down_weight = None
   lora_up_weight = None
@@ -68,7 +206,6 @@ def resize_lora_model(lora_sd, new_rank, save_dtype, device, verbose):
   block_down_name = None
   block_up_name = None
 
-  print("resizing lora...")
   with torch.no_grad():
     for key, value in tqdm(lora_sd.items()):
       if 'lora_down' in key:
@@ -85,57 +222,43 @@ def resize_lora_model(lora_sd, new_rank, save_dtype, device, verbose):
         conv2d = (len(lora_down_weight.size()) == 4)
 
         if conv2d:
-          lora_down_weight = lora_down_weight.squeeze()
-          lora_up_weight = lora_up_weight.squeeze()
-
-        if device:
-          org_device = lora_up_weight.device
-          lora_up_weight = lora_up_weight.to(args.device)
-          lora_down_weight = lora_down_weight.to(args.device)
-
-        full_weight_matrix = torch.matmul(lora_up_weight, lora_down_weight)
-
-        U, S, Vh = torch.linalg.svd(full_weight_matrix)
+          full_weight_matrix = merge_conv(lora_down_weight, lora_up_weight, device)
+          param_dict = extract_conv(full_weight_matrix, new_rank, dynamic_method, dynamic_param, device, scale)
+        else:
+          full_weight_matrix = merge_linear(lora_down_weight, lora_up_weight, device)
+          param_dict = extract_linear(full_weight_matrix, new_rank, dynamic_method, dynamic_param, device, scale)
 
         if verbose:
-          s_sum = torch.sum(torch.abs(S))
-          s_rank = torch.sum(torch.abs(S[:new_rank]))
-          verbose_str+=f"{block_down_name:76} | "
-          verbose_str+=f"sum(S) retained: {(s_rank)/s_sum:.1%}, max(S) ratio: {S[0]/S[new_rank]:0.1f}\n"
+          max_ratio = param_dict['max_ratio']
+          sum_retained = param_dict['sum_retained']
+          fro_retained = param_dict['fro_retained']
+          if not np.isnan(fro_retained):
+            fro_list.append(float(fro_retained))
 
-        U = U[:, :new_rank]
-        S = S[:new_rank]
-        U = U @ torch.diag(S)
+          verbose_str+=f"{block_down_name:75} | "
+          verbose_str+=f"sum(S) retained: {sum_retained:.1%}, fro retained: {fro_retained:.1%}, max(S) ratio: {max_ratio:0.1f}"
 
-        Vh = Vh[:new_rank, :]
+        if verbose and dynamic_method:
+          verbose_str+=f", dynamic | dim: {param_dict['new_rank']}, alpha: {param_dict['new_alpha']}\n"
+        else:
+          verbose_str+=f"\n"
 
-        dist = torch.cat([U.flatten(), Vh.flatten()])
-        hi_val = torch.quantile(dist, CLAMP_QUANTILE)
-        low_val = -hi_val
-
-        U = U.clamp(low_val, hi_val)
-        Vh = Vh.clamp(low_val, hi_val)
-
-        if conv2d:
-          U = U.unsqueeze(2).unsqueeze(3)
-          Vh = Vh.unsqueeze(2).unsqueeze(3)
-
-        if device:
-          U = U.to(org_device)
-          Vh = Vh.to(org_device)
-
-        o_lora_sd[block_down_name + "." + "lora_down.weight"] = Vh.to(save_dtype).contiguous()
-        o_lora_sd[block_up_name + "." + "lora_up.weight"] = U.to(save_dtype).contiguous()
-        o_lora_sd[block_up_name + "." "alpha"] = torch.tensor(new_alpha).to(save_dtype)
+        new_alpha = param_dict['new_alpha']
+        o_lora_sd[block_down_name + "." + "lora_down.weight"] = param_dict["lora_down"].to(save_dtype).contiguous()
+        o_lora_sd[block_up_name + "." + "lora_up.weight"] = param_dict["lora_up"].to(save_dtype).contiguous()
+        o_lora_sd[block_up_name + "." "alpha"] = torch.tensor(param_dict['new_alpha']).to(save_dtype)
 
         block_down_name = None
         block_up_name = None
         lora_down_weight = None
         lora_up_weight = None
         weights_loaded = False
+        del param_dict
 
   if verbose:
     print(verbose_str)
+
+    print(f"Average Frobenius norm retention: {np.mean(fro_list):.2%} | std: {np.std(fro_list):0.3f}")
   print("resizing complete")
   return o_lora_sd, network_dim, new_alpha
 
@@ -151,6 +274,9 @@ def resize(args):
       return torch.bfloat16
     return None
 
+  if args.dynamic_method and not args.dynamic_param:
+    raise Exception("If using dynamic_method, then dynamic_param is required")
+
   merge_dtype = str_to_dtype('float')  # matmul method above only seems to work in float32
   save_dtype = str_to_dtype(args.save_precision)
   if save_dtype is None:
@@ -159,17 +285,23 @@ def resize(args):
   print("loading Model...")
   lora_sd, metadata = load_state_dict(args.model, merge_dtype)
 
-  print("resizing rank...")
-  state_dict, old_dim, new_alpha = resize_lora_model(lora_sd, args.new_rank, save_dtype, args.device, args.verbose)
+  print("Resizing Lora...")
+  state_dict, old_dim, new_alpha = resize_lora_model(lora_sd, args.new_rank, save_dtype, args.device, args.dynamic_method, args.dynamic_param, args.verbose)
 
   # update metadata
   if metadata is None:
     metadata = {}
 
   comment = metadata.get("ss_training_comment", "")
-  metadata["ss_training_comment"] = f"dimension is resized from {old_dim} to {args.new_rank}; {comment}"
-  metadata["ss_network_dim"] = str(args.new_rank)
-  metadata["ss_network_alpha"] = str(new_alpha)
+
+  if not args.dynamic_method:
+    metadata["ss_training_comment"] = f"dimension is resized from {old_dim} to {args.new_rank}; {comment}"
+    metadata["ss_network_dim"] = str(args.new_rank)
+    metadata["ss_network_alpha"] = str(new_alpha)
+  else:
+    metadata["ss_training_comment"] = f"Dynamic resize with {args.dynamic_method}: {args.dynamic_param} from {old_dim}; {comment}"
+    metadata["ss_network_dim"] = 'Dynamic'
+    metadata["ss_network_alpha"] = 'Dynamic'
 
   model_hash, legacy_hash = train_util.precalculate_safetensors_hashes(state_dict, metadata)
   metadata["sshs_model_hash"] = model_hash
@@ -193,6 +325,11 @@ if __name__ == '__main__':
   parser.add_argument("--device", type=str, default=None, help="device to use, cuda for GPU / 計算を行うデバイス、cuda でGPUを使う")
   parser.add_argument("--verbose", action="store_true", 
                       help="Display verbose resizing information / rank変更時の詳細情報を出力する")
+  parser.add_argument("--dynamic_method", type=str, default=None, choices=[None, "sv_ratio", "sv_fro", "sv_cumulative"],
+                      help="Specify dynamic resizing method, --new_rank is used as a hard limit for max rank")
+  parser.add_argument("--dynamic_param", type=float, default=None,
+                      help="Specify target for dynamic reduction")
+                                           
 
   args = parser.parse_args()
   resize(args)

networks/svd_merge_lora.py

@@ -23,19 +23,20 @@ def load_state_dict(file_name, dtype):
   return sd
 
 
-def save_to_file(file_name, model, state_dict, dtype):
+def save_to_file(file_name, state_dict, dtype):
   if dtype is not None:
     for key in list(state_dict.keys()):
       if type(state_dict[key]) == torch.Tensor:
         state_dict[key] = state_dict[key].to(dtype)
 
   if os.path.splitext(file_name)[1] == '.safetensors':
-    save_file(model, file_name)
+    save_file(state_dict, file_name)
   else:
-    torch.save(model, file_name)
+    torch.save(state_dict, file_name)
 
 
-def merge_lora_models(models, ratios, new_rank, device,  merge_dtype):
+def merge_lora_models(models, ratios, new_rank, new_conv_rank, device, merge_dtype):
+  print(f"new rank: {new_rank}, new conv rank: {new_conv_rank}")
   merged_sd = {}
   for model, ratio in zip(models, ratios):
     print(f"loading: {model}")
@@ -58,11 +59,12 @@ def merge_lora_models(models, ratios, new_rank, device,  merge_dtype):
       in_dim = down_weight.size()[1]
       out_dim = up_weight.size()[0]
       conv2d = len(down_weight.size()) == 4
-      print(lora_module_name, network_dim, alpha, in_dim, out_dim)
+      kernel_size = None if not conv2d else down_weight.size()[2:4]
+      # print(lora_module_name, network_dim, alpha, in_dim, out_dim, kernel_size)
 
       # make original weight if not exist
       if lora_module_name not in merged_sd:
-        weight = torch.zeros((out_dim, in_dim, 1, 1) if conv2d else (out_dim, in_dim), dtype=merge_dtype)
+        weight = torch.zeros((out_dim, in_dim, *kernel_size) if conv2d else (out_dim, in_dim), dtype=merge_dtype)
         if device:
           weight = weight.to(device)
       else:
@@ -77,9 +79,12 @@ def merge_lora_models(models, ratios, new_rank, device,  merge_dtype):
       scale = (alpha / network_dim)
       if not conv2d:        # linear
         weight = weight + ratio * (up_weight @ down_weight) * scale
-      else:
+      elif kernel_size == (1, 1):
         weight = weight + ratio * (up_weight.squeeze(3).squeeze(2) @ down_weight.squeeze(3).squeeze(2)
                                    ).unsqueeze(2).unsqueeze(3) * scale
+      else:
+        conved = torch.nn.functional.conv2d(down_weight.permute(1, 0, 2, 3), up_weight).permute(1, 0, 2, 3)
+        weight = weight + ratio * conved * scale
 
       merged_sd[lora_module_name] = weight
 
@@ -89,16 +94,26 @@ def merge_lora_models(models, ratios, new_rank, device,  merge_dtype):
   with torch.no_grad():
     for lora_module_name, mat in tqdm(list(merged_sd.items())):
       conv2d = (len(mat.size()) == 4)
+      kernel_size = None if not conv2d else mat.size()[2:4]
+      conv2d_3x3 = conv2d and kernel_size != (1, 1)
+      out_dim, in_dim = mat.size()[0:2]
+
       if conv2d:
-        mat = mat.squeeze()
+        if conv2d_3x3:
+          mat = mat.flatten(start_dim=1)
+        else:
+          mat = mat.squeeze()
+
+      module_new_rank = new_conv_rank if conv2d_3x3 else new_rank
+      module_new_rank = min(module_new_rank, in_dim, out_dim)                           # LoRA rank cannot exceed the original dim
 
       U, S, Vh = torch.linalg.svd(mat)
 
-      U = U[:, :new_rank]
-      S = S[:new_rank]
+      U = U[:, :module_new_rank]
+      S = S[:module_new_rank]
       U = U @ torch.diag(S)
 
-      Vh = Vh[:new_rank, :]
+      Vh = Vh[:module_new_rank, :]
 
       dist = torch.cat([U.flatten(), Vh.flatten()])
       hi_val = torch.quantile(dist, CLAMP_QUANTILE)
@@ -107,16 +122,16 @@ def merge_lora_models(models, ratios, new_rank, device,  merge_dtype):
       U = U.clamp(low_val, hi_val)
       Vh = Vh.clamp(low_val, hi_val)
 
+      if conv2d:
+        U = U.reshape(out_dim, module_new_rank, 1, 1)
+        Vh = Vh.reshape(module_new_rank, in_dim, kernel_size[0], kernel_size[1])
+
       up_weight = U
       down_weight = Vh
 
-      if conv2d:
-        up_weight = up_weight.unsqueeze(2).unsqueeze(3)
-        down_weight = down_weight.unsqueeze(2).unsqueeze(3)
-
       merged_lora_sd[lora_module_name + '.lora_up.weight'] = up_weight.to("cpu").contiguous()
       merged_lora_sd[lora_module_name + '.lora_down.weight'] = down_weight.to("cpu").contiguous()
-      merged_lora_sd[lora_module_name + '.alpha'] = torch.tensor(new_rank)
+      merged_lora_sd[lora_module_name + '.alpha'] = torch.tensor(module_new_rank)
 
   return merged_lora_sd
 
@@ -138,10 +153,11 @@ def merge(args):
   if save_dtype is None:
     save_dtype = merge_dtype
 
-  state_dict = merge_lora_models(args.models, args.ratios, args.new_rank, args.device, merge_dtype)
+  new_conv_rank = args.new_conv_rank if args.new_conv_rank is not None else args.new_rank
+  state_dict = merge_lora_models(args.models, args.ratios, args.new_rank, new_conv_rank, args.device, merge_dtype)
 
   print(f"saving model to: {args.save_to}")
-  save_to_file(args.save_to, state_dict, state_dict, save_dtype)
+  save_to_file(args.save_to, state_dict, save_dtype)
 
 
 if __name__ == '__main__':
@@ -158,6 +174,8 @@ if __name__ == '__main__':
                       help="ratios for each model / それぞれのLoRAモデルの比率")
   parser.add_argument("--new_rank", type=int, default=4,
                       help="Specify rank of output LoRA / 出力するLoRAのrank (dim)")
+  parser.add_argument("--new_conv_rank", type=int, default=None,
+                      help="Specify rank of output LoRA for Conv2d 3x3, None for same as new_rank / 出力するConv2D 3x3 LoRAのrank (dim)、Noneでnew_rankと同じ")
   parser.add_argument("--device", type=str, default=None, help="device to use, cuda for GPU / 計算を行うデバイス、cuda でGPUを使う")
 
   args = parser.parse_args()

requirements.txt

@@ -12,6 +12,8 @@ safetensors==0.2.6
 gradio==3.16.2
 altair==4.2.2
 easygui==0.98.3
+toml==0.10.2
+voluptuous==0.13.1
 # for BLIP captioning
 requests==2.28.2
 timm==0.6.12

train_README-ja.md

@@ -0,0 +1,936 @@
+__ドキュメント更新中のため記述に誤りがあるかもしれません。__
+
+# 学習について、共通編
+
+当リポジトリではモデルのfine tuning、DreamBooth、およびLoRAとTextual Inversionの学習をサポートします。この文書ではそれらに共通する、学習データの準備方法やオプション等について説明します。
+
+# 概要
+
+あらかじめこのリポジトリのREADMEを参照し、環境整備を行ってください。
+
+
+以下について説明します。
+
+1. 学習データの準備について（設定ファイルを用いる新形式）
+1. 学習で使われる用語のごく簡単な解説
+1. 以前の指定形式（設定ファイルを用いずコマンドラインから指定）
+1. 学習途中のサンプル画像生成
+1. 各スクリプトで共通の、よく使われるオプション
+1. fine tuning 方式のメタデータ準備：キャプションニングなど
+
+1.だけ実行すればとりあえず学習は可能です（学習については各スクリプトのドキュメントを参照）。2.以降は必要に応じて参照してください。
+
+
+# 学習データの準備について
+
+任意のフォルダ（複数でも可）に学習データの画像ファイルを用意しておきます。`.png`, `.jpg`, `.jpeg`, `.webp`, `.bmp` をサポートします。リサイズなどの前処理は基本的に必要ありません。
+
+ただし学習解像度（後述）よりも極端に小さい画像は使わないか、あらかじめ超解像AIなどで拡大しておくことをお勧めします。また極端に大きな画像（3000x3000ピクセル程度？）よりも大きな画像はエラーになる場合があるようですので事前に縮小してください。
+
+学習時には、モデルに学ばせる画像データを整理し、スクリプトに対して指定する必要があります。学習データの数、学習対象、キャプション（画像の説明）が用意できるか否かなどにより、いくつかの方法で学習データを指定できます。以下の方式があります（それぞれの名前は一般的なものではなく、当リポジトリ独自の定義です）。正則化画像については後述します。
+
+1. DreamBooth、class+identifier方式（正則化画像使用可）
+
+    特定の単語 (identifier) に学習対象を紐づけるように学習します。キャプションを用意する必要はありません。たとえば特定のキャラを学ばせる場合に使うとキャプションを用意する必要がない分、手軽ですが、髪型や服装、背景など学習データの全要素が identifier に紐づけられて学習されるため、生成時のプロンプトで服が変えられない、といった事態も起こりえます。
+
+1. DreamBooth、キャプション方式（正則化画像使用可）
+
+    画像ごとにキャプションが記録されたテキストファイルを用意して学習します。たとえば特定のキャラを学ばせると、画像の詳細をキャプションに記述することで（白い服を着たキャラA、赤い服を着たキャラA、など）キャラとそれ以外の要素が分離され、より厳密にモデルがキャラだけを学ぶことが期待できます。
+
+1. fine tuning方式（正則化画像使用不可）
+
+    あらかじめキャプションをメタデータファイルにまとめます。タグとキャプションを分けて管理したり、学習を高速化するためlatentsを事前キャッシュしたりなどの機能をサポートします（いずれも別文書で説明しています）。（fine tuning方式という名前ですが fine tuning 以外でも使えます。）
+
+学習したいものと使用できる指定方法の組み合わせは以下の通りです。
+
+| 学習対象または方法 | スクリプト | DB / class+identifier | DB / キャプション | fine tuning |
+| ----- | ----- | ----- | ----- | ----- |
+| モデルをfine tuning | `fine_tune.py`| x | x | o |
+| モデルをDreamBooth | `train_db.py`| o | o | x |
+| LoRA | `train_network.py`| o | o | o |
+| Textual Invesion | `train_textual_inversion.py`| o | o | o |
+
+## どれを選ぶか
+
+LoRA、Textual Inversionについては、手軽にキャプションファイルを用意せずに学習したい場合はDreamBooth class+identifier、用意できるならDreamBooth キャプション方式がよいでしょう。学習データの枚数が多く、かつ正則化画像を使用しない場合はfine tuning方式も検討してください。
+
+DreamBoothについても同様ですが、fine tuning方式は使えません。fine tuningの場合はfine tuning方式のみです。
+
+# 各方式の指定方法について
+
+ここではそれぞれの指定方法で典型的なパターンについてだけ説明します。より詳細な指定方法については [データセット設定](./config_README-ja.md) をご覧ください。
+
+# DreamBooth、class+identifier方式（正則化画像使用可）
+
+この方式では、各画像は `class identifier` というキャプションで学習されたのと同じことになります（`shs dog` など）。
+
+## step 1. identifierとclassを決める
+
+学ばせたい対象を結びつける単語identifierと、対象の属するclassを決めます。
+
+（instanceなどいろいろな呼び方がありますが、とりあえず元の論文に合わせます。）
+
+以下ごく簡単に説明します（詳しくは調べてください）。
+
+classは学習対象の一般的な種別です。たとえば特定の犬種を学ばせる場合には、classはdogになります。アニメキャラならモデルによりboyやgirl、1boyや1girlになるでしょう。
+
+identifierは学習対象を識別して学習するためのものです。任意の単語で構いませんが、元論文によると「tokinizerで1トークンになる3文字以下でレアな単語」が良いとのことです。
+
+identifierとclassを使い、たとえば「shs dog」などでモデルを学習することで、学習させたい対象をclassから識別して学習できます。
+
+画像生成時には「shs dog」とすれば学ばせた犬種の画像が生成されます。
+
+（identifierとして私が最近使っているものを参考までに挙げると、``shs sts scs cpc coc cic msm usu ici lvl cic dii muk ori hru rik koo yos wny`` などです。本当は Danbooru Tag に含まれないやつがより望ましいです。）
+
+## step 2. 正則化画像を使うか否かを決め、使う場合には正則化画像を生成する
+
+正則化画像とは、前述のclass全体が、学習対象に引っ張られることを防ぐための画像です（language drift）。正則化画像を使わないと、たとえば `shs 1girl` で特定のキャラクタを学ばせると、単なる `1girl` というプロンプトで生成してもそのキャラに似てきます。これは `1girl` が学習時のキャプションに含まれているためです。
+
+学習対象の画像と正則化画像を同時に学ばせることで、class は class のままで留まり、identifier をプロンプトにつけた時だけ学習対象が生成されるようになります。
+
+LoRAやDreamBoothで特定のキャラだけ出てくればよい場合は、正則化画像を用いなくても良いといえます。
+
+Textual Inversionでは用いなくてよいでしょう（学ばせる token string がキャプションに含まれない場合はなにも学習されないため）。
+
+正則化画像としては、学習対象のモデルで、class 名だけで生成した画像を用いるのが一般的です（たとえば `1girl`）。ただし生成画像の品質が悪い場合には、プロンプトを工夫したり、ネットから別途ダウンロードした画像を用いることもできます。
+
+（正則化画像も学習されるため、その品質はモデルに影響します。）
+
+一般的には数百枚程度、用意するのが望ましいようです（枚数が少ないと class 画像が一般化されずそれらの特徴を学んでしまいます）。
+
+生成画像を使う場合、通常、生成画像のサイズは学習解像度（より正確にはbucketの解像度、後述）にあわせてください。
+
+## step 2. 設定ファイルの記述
+
+テキストファイルを作成し、拡張子を `.toml` にします。たとえば以下のように記述します。
+
+（`#` で始まっている部分はコメントですので、このままコピペしてそのままでもよいですし、削除しても問題ありません。）
+
+```toml
+[general]
+enable_bucket = true                        # Aspect Ratio Bucketingを使うか否か
+
+[[datasets]]
+resolution = 512                            # 学習解像度
+batch_size = 4                              # バッチサイズ
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\hoge'                     # 学習用画像を入れたフォルダを指定
+  class_tokens = 'hoge girl'                # identifier class を指定
+  num_repeats = 10                          # 学習用画像の繰り返し回数
+
+  # 以下は正則化画像を用いる場合のみ記述する。用いない場合は削除する
+  [[datasets.subsets]]
+  is_reg = true
+  image_dir = 'C:\reg'                      # 正則化画像を入れたフォルダを指定
+  class_tokens = 'girl'                     # class を指定
+  num_repeats = 1                           # 正則化画像の繰り返し回数、基本的には1でよい
+```
+
+基本的には以下の場所のみ書き換えれば学習できます。
+
+1. 学習解像度
+
+    数値1つを指定すると正方形（`512`なら512x512）、鍵カッコカンマ区切りで2つ指定すると横×縦（`[512,768]`なら512x768）になります。SD1.x系ではもともとの学習解像度は512です。`[512,768]` 等の大きめの解像度を指定すると縦長、横長画像生成時の破綻を小さくできるかもしれません。SD2.x 768系では `768` です。
+
+1. バッチサイズ
+
+    同時に何件のデータを学習するかを指定します。GPUのVRAMサイズ、学習解像度によって変わってきます。詳しくは後述します。またfine tuning/DreamBooth/LoRA等でも変わってきますので各スクリプトの説明もご覧ください。
+
+1. フォルダ指定
+
+    学習用画像、正則化画像（使用する場合のみ）のフォルダを指定します。画像データが含まれているフォルダそのものを指定します。
+
+1. identifier と class の指定
+
+    前述のサンプルの通りです。
+
+1. 繰り返し回数
+
+    後述します。
+
+### 繰り返し回数について
+
+繰り返し回数は、正則化画像の枚数と学習用画像の枚数を調整するために用いられます。正則化画像の枚数は学習用画像よりも多いため、学習用画像を繰り返して枚数を合わせ、1対1の比率で学習できるようにします。
+
+繰り返し回数は「 __学習用画像の繰り返し回数×学習用画像の枚数≧正則化画像の繰り返し回数×正則化画像の枚数__ 」となるように指定してください。
+
+（1 epoch（データが一周すると1 epoch）のデータ数が「学習用画像の繰り返し回数×学習用画像の枚数」となります。正則化画像の枚数がそれより多いと、余った部分の正則化画像は使用されません。）
+
+## step 3. 学習
+
+それぞれのドキュメントを参考に学習を行ってください。
+
+# DreamBooth、キャプション方式（正則化画像使用可）
+
+この方式では各画像はキャプションで学習されます。
+
+## step 1. キャプションファイルを準備する
+
+学習用画像のフォルダに、画像と同じファイル名で、拡張子 `.caption`（設定で変えられます）のファイルを置いてください。それぞれのファイルは1行のみとしてください。エンコーディングは `UTF-8` です。
+
+## step 2. 正則化画像を使うか否かを決め、使う場合には正則化画像を生成する
+
+class+identifier形式と同様です。なお正則化画像にもキャプションを付けることができますが、通常は不要でしょう。
+
+## step 2. 設定ファイルの記述
+
+テキストファイルを作成し、拡張子を `.toml` にします。たとえば以下のように記述します。
+
+```toml
+[general]
+enable_bucket = true                        # Aspect Ratio Bucketingを使うか否か
+
+[[datasets]]
+resolution = 512                            # 学習解像度
+batch_size = 4                              # バッチサイズ
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\hoge'                     # 学習用画像を入れたフォルダを指定
+  caption_extension = '.caption'            # キャプションファイルの拡張子　.txt を使う場合には書き換える
+  num_repeats = 10                          # 学習用画像の繰り返し回数
+
+  # 以下は正則化画像を用いる場合のみ記述する。用いない場合は削除する
+  [[datasets.subsets]]
+  is_reg = true
+  image_dir = 'C:\reg'                      # 正則化画像を入れたフォルダを指定
+  class_tokens = 'girl'                     # class を指定
+  num_repeats = 1                           # 正則化画像の繰り返し回数、基本的には1でよい
+```
+
+基本的には以下を場所のみ書き換えれば学習できます。特に記述がない部分は class+identifier 方式と同じです。
+
+1. 学習解像度
+1. バッチサイズ
+1. フォルダ指定
+1. キャプションファイルの拡張子
+
+    任意の拡張子を指定できます。
+1. 繰り返し回数
+
+## step 3. 学習
+
+それぞれのドキュメントを参考に学習を行ってください。
+
+# fine tuning 方式
+
+## step 1. メタデータを準備する
+
+キャプションやタグをまとめた管理用ファイルをメタデータと呼びます。json形式で拡張子は `.json`
+ です。作成方法は長くなりますのでこの文書の末尾に書きました。
+
+## step 2. 設定ファイルの記述
+
+テキストファイルを作成し、拡張子を `.toml` にします。たとえば以下のように記述します。
+
+```toml
+[general]
+shuffle_caption = true
+keep_tokens = 1
+
+[[datasets]]
+resolution = 512                                    # 学習解像度
+batch_size = 4                                      # バッチサイズ
+
+  [[datasets.subsets]]
+  image_dir = 'C:\piyo'                             # 学習用画像を入れたフォルダを指定
+  metadata_file = 'C:\piyo\piyo_md.json'            # メタデータファイル名
+```
+
+基本的には以下を場所のみ書き換えれば学習できます。特に記述がない部分は DreamBooth, class+identifier 方式と同じです。
+
+1. 学習解像度
+1. バッチサイズ
+1. フォルダ指定
+1. メタデータファイル名
+
+    後述の方法で作成したメタデータファイルを指定します。
+
+
+## step 3. 学習
+
+それぞれのドキュメントを参考に学習を行ってください。
+
+# 学習で使われる用語のごく簡単な解説
+
+細かいことは省略していますし私も完全には理解していないため、詳しくは各自お調べください。
+
+## fine tuning（ファインチューニング）
+
+モデルを学習して微調整することを指します。使われ方によって意味が異なってきますが、狭義のfine tuningはStable Diffusionの場合、モデルを画像とキャプションで学習することです。DreamBoothは狭義のfine tuningのひとつの特殊なやり方と言えます。広義のfine tuningは、LoRAやTextual Inversion、Hypernetworksなどを含み、モデルを学習することすべてを含みます。
+
+## ステップ
+
+ざっくりいうと学習データで1回計算すると1ステップです。「学習データのキャプションを今のモデルに流してみて、出てくる画像を学習データの画像と比較し、学習データに近づくようにモデルをわずかに変更する」のが1ステップです。
+
+## バッチサイズ
+
+バッチサイズは1ステップで何件のデータをまとめて計算するかを指定する値です。まとめて計算するため速度は相対的に向上します。また一般的には精度も高くなるといわれています。
+
+`バッチサイズ×ステップ数` が学習に使われるデータの件数になります。そのため、バッチサイズを増やした分だけステップ数を減らすとよいでしょう。
+
+（ただし、たとえば「バッチサイズ1で1600ステップ」と「バッチサイズ4で400ステップ」は同じ結果にはなりません。同じ学習率の場合、一般的には後者のほうが学習不足になります。学習率を多少大きくするか（たとえば `2e-6` など）、ステップ数をたとえば500ステップにするなどして工夫してください。）
+
+バッチサイズを大きくするとその分だけGPUメモリを消費します。メモリが足りなくなるとエラーになりますし、エラーにならないギリギリでは学習速度が低下します。タスクマネージャーや `nvidia-smi` コマンドで使用メモリ量を確認しながら調整するとよいでしょう。
+
+なお、バッチは「一塊のデータ」位の意味です。
+
+## 学習率
+
+ざっくりいうと1ステップごとにどのくらい変化させるかを表します。大きな値を指定するとそれだけ速く学習が進みますが、変化しすぎてモデルが壊れたり、最適な状態にまで至れない場合があります。小さい値を指定すると学習速度は遅くなり、また最適な状態にやはり至れない場合があります。
+
+fine tuning、DreamBoooth、LoRAそれぞれで大きく異なり、また学習データや学習させたいモデル、バッチサイズやステップ数によっても変わってきます。一般的な値から初めて学習状態を見ながら増減してください。
+
+デフォルトでは学習全体を通して学習率は固定です。スケジューラの指定で学習率をどう変化させるか決められますので、それらによっても結果は変わってきます。
+
+## エポック（epoch）
+
+学習データが一通り学習されると（データが一周すると）1 epochです。繰り返し回数を指定した場合は、その繰り返し後のデータが一周すると1 epochです。
+
+1 epochのステップ数は、基本的には `データ件数÷バッチサイズ` ですが、Aspect Ratio Bucketing を使うと微妙に増えます（異なるbucketのデータは同じバッチにできないため、ステップ数が増えます）。
+
+## Aspect Ratio Bucketing
+
+Stable Diffusion のv1は512\*512で学習されていますが、それに加えて256\*1024や384\*640といった解像度でも学習します。これによりトリミングされる部分が減り、より正しくキャプションと画像の関係が学習されることが期待されます。
+
+また任意の解像度で学習するため、事前に画像データの縦横比を統一しておく必要がなくなります。
+
+設定で有効、向こうが切り替えられますが、ここまでの設定ファイルの記述例では有効になっています（`true` が設定されています）。
+
+学習解像度はパラメータとして与えられた解像度の面積（＝メモリ使用量）を超えない範囲で、64ピクセル単位（デフォルト、変更可）で縦横に調整、作成されます。
+
+機械学習では入力サイズをすべて統一するのが一般的ですが、特に制約があるわけではなく、実際は同一のバッチ内で統一されていれば大丈夫です。NovelAIの言うbucketingは、あらかじめ教師データを、アスペクト比に応じた学習解像度ごとに分類しておくことを指しているようです。そしてバッチを各bucket内の画像で作成することで、バッチの画像サイズを統一します。
+
+# 以前の指定形式（設定ファイルを用いずコマンドラインから指定）
+
+`.toml` ファイルを指定せずコマンドラインオプションで指定する方法です。DreamBooth class+identifier方式、DreamBooth キャプション方式、fine tuning方式があります。
+
+## DreamBooth、class+identifier方式
+
+フォルダ名で繰り返し回数を指定します。また `train_data_dir` オプションと `reg_data_dir` オプションを用います。
+
+### step 1. 学習用画像の準備
+
+学習用画像を格納するフォルダを作成します。 __さらにその中に__ 、以下の名前でディレクトリを作成します。
+
+```
+<繰り返し回数>_<identifier> <class>
+```
+
+間の``_``を忘れないでください。
+
+たとえば「sls frog」というプロンプトで、データを20回繰り返す場合、「20_sls frog」となります。以下のようになります。
+
+![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210770636-1c851377-5936-4c15-90b7-8ac8ad6c2074.png)
+
+### 複数class、複数対象（identifier）の学習
+
+方法は単純で、学習用画像のフォルダ内に ``繰り返し回数_<identifier> <class>`` のフォルダを複数、正則化画像フォルダにも同様に ``繰り返し回数_<class>`` のフォルダを複数、用意してください。
+
+たとえば「sls frog」と「cpc rabbit」を同時に学習する場合、以下のようになります。
+
+![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210777933-a22229db-b219-4cd8-83ca-e87320fc4192.png)
+
+classがひとつで対象が複数の場合、正則化画像フォルダはひとつで構いません。たとえば1girlにキャラAとキャラBがいる場合は次のようにします。
+
+- train_girls
+  - 10_sls 1girl
+  - 10_cpc 1girl
+- reg_girls
+  - 1_1girl
+
+### step 2. 正則化画像の準備
+
+正則化画像を使う場合の手順です。
+
+正則化画像を格納するフォルダを作成します。 __さらにその中に__  ``<繰り返し回数>_<class>`` という名前でディレクトリを作成します。
+
+たとえば「frog」というプロンプトで、データを繰り返さない（1回だけ）場合、以下のようになります。
+
+![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210770897-329758e5-3675-49f1-b345-c135f1725832.png)
+
+
+### step 3. 学習の実行
+
+各学習スクリプトを実行します。 `--train_data_dir` オプションで前述の学習用データのフォルダを（__画像を含むフォルダではなく、その親フォルダ__）、`--reg_data_dir` オプションで正則化画像のフォルダ（__画像を含むフォルダではなく、その親フォルダ__）を指定してください。
+
+## DreamBooth、キャプション方式
+
+学習用画像、正則化画像のフォルダに、画像と同じファイル名で、拡張子.caption（オプションで変えられます）のファイルを置くと、そのファイルからキャプションを読み込みプロンプトとして学習します。
+
+※それらの画像の学習に、フォルダ名（identifier class）は使用されなくなります。
+
+キャプションファイルの拡張子はデフォルトで.captionです。学習スクリプトの `--caption_extension` オプションで変更できます。`--shuffle_caption` オプションで学習時のキャプションについて、カンマ区切りの各部分をシャッフルしながら学習します。
+
+## fine tuning 方式
+
+メタデータを作るところまでは設定ファイルを使う場合と同様です。`in_json` オプションでメタデータファイルを指定します。
+
+# 学習途中でのサンプル出力
+
+学習中のモデルで試しに画像生成することで学習の進み方を確認できます。学習スクリプトに以下のオプションを指定します。
+
+- `--sample_every_n_steps` / `--sample_every_n_epochs`
+    
+    サンプル出力するステップ数またはエポック数を指定します。この数ごとにサンプル出力します。両方指定するとエポック数が優先されます。
+
+- `--sample_prompts`
+
+    サンプル出力用プロンプトのファイルを指定します。
+
+- `--sample_sampler`
+
+    サンプル出力に使うサンプラーを指定します。
+    `'ddim', 'pndm', 'heun', 'dpmsolver', 'dpmsolver++', 'dpmsingle', 'k_lms', 'k_euler', 'k_euler_a', 'k_dpm_2', 'k_dpm_2_a'`が選べます。
+
+サンプル出力を行うにはあらかじめプロンプトを記述したテキストファイルを用意しておく必要があります。1行につき1プロンプトで記述します。
+
+たとえば以下のようになります。
+
+```txt
+# prompt 1
+masterpiece, best quality, 1girl, in white shirts, upper body, looking at viewer, simple background --n low quality, worst quality, bad anatomy,bad composition, poor, low effort --w 768 --h 768 --d 1 --l 7.5 --s 28
+
+# prompt 2
+masterpiece, best quality, 1boy, in business suit, standing at street, looking back --n low quality, worst quality, bad anatomy,bad composition, poor, low effort --w 576 --h 832 --d 2 --l 5.5 --s 40
+```
+
+先頭が `#` の行はコメントになります。`--n` のように 「`--` + 英小文字」で生成画像へのオプションを指定できます。以下が使えます。
+
+- `--n` 次のオプションまでをネガティブプロンプトとします。
+- `--w` 生成画像の横幅を指定します。
+- `--h` 生成画像の高さを指定します。
+- `--d` 生成画像のseedを指定します。
+- `--l` 生成画像のCFG scaleを指定します。
+- `--s` 生成時のステップ数を指定します。
+
+
+# 各スクリプトで共通の、よく使われるオプション
+
+スクリプトの更新後、ドキュメントの更新が追い付いていない場合があります。その場合は `--help` オプションで使用できるオプションを確認してください。
+
+## 学習に使うモデル指定
+
+- `--v2` / `--v_parameterization`
+    
+    学習対象モデルとしてHugging Faceのstable-diffusion-2-base、またはそこからのfine tuningモデルを使う場合（推論時に `v2-inference.yaml` を使うように指示されているモデルの場合）は `--v2` オプションを、stable-diffusion-2や768-v-ema.ckpt、およびそれらのfine tuningモデルを使う場合（推論時に `v2-inference-v.yaml` を使うモデルの場合）は `--v2` と `--v_parameterization` の両方のオプションを指定してください。
+
+    Stable Diffusion 2.0では大きく以下の点が変わっています。
+
+    1. 使用するTokenizer
+    2. 使用するText Encoderおよび使用する出力層（2.0は最後から二番目の層を使う）
+    3. Text Encoderの出力次元数（768->1024）
+    4. U-Netの構造（CrossAttentionのhead数など）
+    5. v-parameterization（サンプリング方法が変更されているらしい）
+
+    このうちbaseでは1～4が、baseのつかない方（768-v）では1～5が採用されています。1～4を有効にするのがv2オプション、5を有効にするのがv_parameterizationオプションです。
+
+- `--pretrained_model_name_or_path` 
+    
+    追加学習を行う元となるモデルを指定します。Stable Diffusionのcheckpointファイル（.ckptまたは.safetensors）、Diffusersのローカルディスクにあるモデルディレクトリ、DiffusersのモデルID（"stabilityai/stable-diffusion-2"など）が指定できます。
+
+## 学習に関する設定
+
+- `--output_dir` 
+
+    学習後のモデルを保存するフォルダを指定します。
+    
+- `--output_name` 
+    
+    モデルのファイル名を拡張子を除いて指定します。
+    
+- `--dataset_config` 
+
+    データセットの設定を記述した `.toml` ファイルを指定します。
+
+- `--max_train_steps` / `--max_train_epochs`
+
+    学習するステップ数やエポック数を指定します。両方指定するとエポック数のほうが優先されます。
+
+- `--mixed_precision`
+
+    省メモリ化のため mixed precision （混合精度）で学習します。`--mixed_precision="fp16"` のように指定します。mixed precision なし（デフォルト）と比べて精度が低くなる可能性がありますが、学習に必要なGPUメモリ量が大きく減ります。
+    
+    （RTX30 シリーズ以降では `bf16` も指定できます。環境整備時にaccelerateに行った設定と合わせてください）。
+    
+- `--gradient_checkpointing`
+
+    学習時の重みの計算をまとめて行うのではなく少しずつ行うことで、学習に必要なGPUメモリ量を減らします。オンオフは精度には影響しませんが、オンにするとバッチサイズを大きくできるため、そちらでの影響はあります。
+    
+    また一般的にはオンにすると速度は低下しますが、バッチサイズを大きくできるので、トータルでの学習時間はむしろ速くなるかもしれません。
+
+- `--xformers` / `--mem_eff_attn`
+
+    xformersオプションを指定するとxformersのCrossAttentionを用います。xformersをインストールしていない場合やエラーとなる場合（環境にもよりますが `mixed_precision="no"` の場合など）、代わりに `mem_eff_attn` オプションを指定すると省メモリ版CrossAttentionを使用します（xformersよりも速度は遅くなります）。
+
+- `--save_precision`
+
+    保存時のデータ精度を指定します。save_precisionオプションにfloat、fp16、bf16のいずれかを指定すると、その形式でモデルを保存します（DreamBooth、fine tuningでDiffusers形式でモデルを保存する場合は無効です）。モデルのサイズを削減したい場合などにお使いください。
+
+- `--save_every_n_epochs` / `--save_state` / `--resume`
+    save_every_n_epochsオプションに数値を指定すると、そのエポックごとに学習途中のモデルを保存します。
+
+    save_stateオプションを同時に指定すると、optimizer等の状態も含めた学習状態を合わせて保存します（保存したモデルからも学習再開できますが、それに比べると精度の向上、学習時間の短縮が期待できます）。保存先はフォルダになります。
+    
+    学習状態は保存先フォルダに `<output_name>-??????-state`（??????はエポック数）という名前のフォルダで出力されます。長時間にわたる学習時にご利用ください。
+
+    保存された学習状態から学習を再開するにはresumeオプションを使います。学習状態のフォルダ（`output_dir` ではなくその中のstateのフォルダ）を指定してください。
+
+    なおAcceleratorの仕様により、エポック数、global stepは保存されておらず、resumeしたときにも1からになりますがご容赦ください。
+
+- `--save_model_as` （DreamBooth, fine tuning のみ）
+
+    モデルの保存形式を`ckpt, safetensors, diffusers, diffusers_safetensors` から選べます。
+    
+    `--save_model_as=safetensors` のように指定します。Stable Diffusion形式（ckptまたはsafetensors）を読み込み、Diffusers形式で保存する場合、不足する情報はHugging Faceからv1.5またはv2.1の情報を落としてきて補完します。
+    
+- `--clip_skip`
+    
+    `2` を指定すると、Text Encoder (CLIP) の後ろから二番目の層の出力を用います。1またはオプション省略時は最後の層を用います。
+
+    ※SD2.0はデフォルトで後ろから二番目の層を使うため、SD2.0の学習では指定しないでください。
+
+    学習対象のモデルがもともと二番目の層を使うように学習されている場合は、2を指定するとよいでしょう。
+
+    そうではなく最後の層を使用していた場合はモデル全体がそれを前提に学習されています。そのため改めて二番目の層を使用して学習すると、望ましい学習結果を得るにはある程度の枚数の教師データ、長めの学習が必要になるかもしれません。
+
+- `--max_token_length`
+
+    デフォルトは75です。`150` または `225` を指定することでトークン長を拡張して学習できます。長いキャプションで学習する場合に指定してください。
+    
+    ただし学習時のトークン拡張の仕様は Automatic1111 氏のWeb UIとは微妙に異なるため（分割の仕様など）、必要なければ75で学習することをお勧めします。
+
+    clip_skipと同様に、モデルの学習状態と異なる長さで学習するには、ある程度の教師データ枚数、長めの学習時間が必要になると思われます。
+
+- `--persistent_data_loader_workers`
+
+    Windows環境で指定するとエポック間の待ち時間が大幅に短縮されます。
+
+- `--max_data_loader_n_workers`
+
+    データ読み込みのプロセス数を指定します。プロセス数が多いとデータ読み込みが速くなりGPUを効率的に利用できますが、メインメモリを消費します。デフォルトは「`8` または `CPU同時実行スレッド数-1` の小さいほう」なので、メインメモリに余裕がない場合や、GPU使用率が90%程度以上なら、それらの数値を見ながら `2` または `1` 程度まで下げてください。
+
+- `--logging_dir` / `--log_prefix`
+
+    学習ログの保存に関するオプションです。logging_dirオプションにログ保存先フォルダを指定してください。TensorBoard形式のログが保存されます。
+
+    たとえば--logging_dir=logsと指定すると、作業フォルダにlogsフォルダが作成され、その中の日時フォルダにログが保存されます。
+    また--log_prefixオプションを指定すると、日時の前に指定した文字列が追加されます。「--logging_dir=logs --log_prefix=db_style1_」などとして識別用にお使いください。
+
+    TensorBoardでログを確認するには、別のコマンドプロンプトを開き、作業フォルダで以下のように入力します。
+
+    ```
+    tensorboard --logdir=logs
+    ```
+
+    （tensorboardは環境整備時にあわせてインストールされると思いますが、もし入っていないなら `pip install tensorboard` で入れてください。）
+
+    その後ブラウザを開き、http://localhost:6006/ へアクセスすると表示されます。
+
+- `--noise_offset`
+
+    こちらの記事の実装になります: https://www.crosslabs.org//blog/diffusion-with-offset-noise
+    
+    全体的に暗い、明るい画像の生成結果が良くなる可能性があるようです。LoRA学習でも有効なようです。`0.1` 程度の値を指定するとよいようです。
+
+- `--debug_dataset`
+
+    このオプションを付けることで学習を行う前に事前にどのような画像データ、キャプションで学習されるかを確認できます。Escキーを押すと終了してコマンドラインに戻ります。
+
+    ※Linux環境（Colabを含む）では画像は表示されません。
+
+- `--vae`
+
+    vaeオプションにStable Diffusionのcheckpoint、VAEのcheckpointファイル、DiffusesのモデルまたはVAE（ともにローカルまたはHugging FaceのモデルIDが指定できます）のいずれかを指定すると、そのVAEを使って学習します（latentsのキャッシュ時または学習中のlatents取得時）。
+
+    DreamBoothおよびfine tuningでは、保存されるモデルはこのVAEを組み込んだものになります。
+
+
+## オプティマイザ関係
+
+- `--optimizer_type`
+    --オプティマイザの種類を指定します。以下が指定できます。
+    - AdamW : [torch.optim.AdamW](https://pytorch.org/docs/stable/generated/torch.optim.AdamW.html)
+    - 過去のバージョンのオプション未指定時と同じ
+    - AdamW8bit : 引数は同上
+    - 過去のバージョンの--use_8bit_adam指定時と同じ
+    - Lion : https://github.com/lucidrains/lion-pytorch
+    - 過去のバージョンの--use_lion_optimizer指定時と同じ
+    - SGDNesterov : [torch.optim.SGD](https://pytorch.org/docs/stable/generated/torch.optim.SGD.html), nesterov=True
+    - SGDNesterov8bit : 引数は同上
+    - DAdaptation : https://github.com/facebookresearch/dadaptation
+    - AdaFactor : [Transformers AdaFactor](https://huggingface.co/docs/transformers/main_classes/optimizer_schedules)
+    - 任意のオプティマイザ
+
+- `--learning_rate`
+
+    学習率を指定します。適切な学習率は学習スクリプトにより異なりますので、それぞれの説明を参照してください。
+
+- `--lr_scheduler` / `--lr_warmup_steps` / `--lr_scheduler_num_cycles` / `--lr_scheduler_power`
+  
+    学習率のスケジューラ関連の指定です。
+
+    lr_schedulerオプションで学習率のスケジューラをlinear, cosine, cosine_with_restarts, polynomial, constant, constant_with_warmupから選べます。デフォルトはconstantです。
+    
+    lr_warmup_stepsでスケジューラのウォームアップ（だんだん学習率を変えていく）ステップ数を指定できます。
+    
+    lr_scheduler_num_cycles は cosine with restartsスケジューラでのリスタート回数、lr_scheduler_power は polynomialスケジューラでのpolynomial power です。
+
+    詳細については各自お調べください。
+
+### オプティマイザの指定について
+
+オプティマイザのオプション引数は--optimizer_argsオプションで指定してください。key=valueの形式で、複数の値が指定できます。また、valueはカンマ区切りで複数の値が指定できます。たとえばAdamWオプティマイザに引数を指定する場合は、``--optimizer_args weight_decay=0.01 betas=.9,.999``のようになります。
+
+オプション引数を指定する場合は、それぞれのオプティマイザの仕様をご確認ください。
+
+一部のオプティマイザでは必須の引数があり、省略すると自動的に追加されます（SGDNesterovのmomentumなど）。コンソールの出力を確認してください。
+
+D-Adaptationオプティマイザは学習率を自動調整します。学習率のオプションに指定した値は学習率そのものではなくD-Adaptationが決定した学習率の適用率になりますので、通常は1.0を指定してください。Text EncoderにU-Netの半分の学習率を指定したい場合は、``--text_encoder_lr=0.5 --unet_lr=1.0``と指定します。
+
+AdaFactorオプティマイザはrelative_step=Trueを指定すると学習率を自動調整できます（省略時はデフォルトで追加されます）。自動調整する場合は学習率のスケジューラにはadafactor_schedulerが強制的に使用されます。またscale_parameterとwarmup_initを指定するとよいようです。
+
+自動調整する場合のオプション指定はたとえば ``--optimizer_args "relative_step=True" "scale_parameter=True" "warmup_init=True"`` のようになります。
+
+学習率を自動調整しない場合はオプション引数 ``relative_step=False`` を追加してください。その場合、学習率のスケジューラにはconstant_with_warmupが、また勾配のclip normをしないことが推奨されているようです。そのため引数は ``--optimizer_type=adafactor --optimizer_args "relative_step=False" --lr_scheduler="constant_with_warmup" --max_grad_norm=0.0`` のようになります。
+
+### 任意のオプティマイザを使う
+
+``torch.optim`` のオプティマイザを使う場合にはクラス名のみを（``--optimizer_type=RMSprop``など）、他のモジュールのオプティマイザを使う時は「モジュール名.クラス名」を指定してください（``--optimizer_type=bitsandbytes.optim.lamb.LAMB``など）。
+
+（内部でimportlibしているだけで動作は未確認です。必要ならパッケージをインストールしてください。）
+
+
+<!-- 
+## 任意サイズの画像での学習 --resolution
+正方形以外で学習できます。resolutionに「448,640」のように「幅,高さ」で指定してください。幅と高さは64で割り切れる必要があります。学習用画像、正則化画像のサイズを合わせてください。
+
+個人的には縦長の画像を生成することが多いため「448,640」などで学習することもあります。
+
+## Aspect Ratio Bucketing --enable_bucket / --min_bucket_reso / --max_bucket_reso
+enable_bucketオプションを指定すると有効になります。Stable Diffusionは512x512で学習されていますが、それに加えて256x768や384x640といった解像度でも学習します。
+
+このオプションを指定した場合は、学習用画像、正則化画像を特定の解像度に統一する必要はありません。いくつかの解像度（アスペクト比）から最適なものを選び、その解像度で学習します。
+解像度は64ピクセル単位のため、元画像とアスペクト比が完全に一致しない場合がありますが、その場合は、はみ出した部分がわずかにトリミングされます。
+
+解像度の最小サイズをmin_bucket_resoオプションで、最大サイズをmax_bucket_resoで指定できます。デフォルトはそれぞれ256、1024です。
+たとえば最小サイズに384を指定すると、256x1024や320x768などの解像度は使わなくなります。
+解像度を768x768のように大きくした場合、最大サイズに1280などを指定しても良いかもしれません。
+
+なおAspect Ratio Bucketingを有効にするときには、正則化画像についても、学習用画像と似た傾向の様々な解像度を用意した方がいいかもしれません。
+
+（ひとつのバッチ内の画像が学習用画像、正則化画像に偏らなくなるため。そこまで大きな影響はないと思いますが……。）
+
+## augmentation --color_aug / --flip_aug
+augmentationは学習時に動的にデータを変化させることで、モデルの性能を上げる手法です。color_augで色合いを微妙に変えつつ、flip_augで左右反転をしつつ、学習します。
+
+動的にデータを変化させるため、cache_latentsオプションと同時に指定できません。
+
+
+## 勾配をfp16とした学習（実験的機能） --full_fp16
+full_fp16オプションを指定すると勾配を通常のfloat32からfloat16（fp16）に変更して学習します（mixed precisionではなく完全なfp16学習になるようです）。
+これによりSD1.xの512x512サイズでは8GB未満、SD2.xの512x512サイズで12GB未満のVRAM使用量で学習できるようです。
+
+あらかじめaccelerate configでfp16を指定し、オプションで ``mixed_precision="fp16"`` としてください（bf16では動作しません）。
+
+メモリ使用量を最小化するためには、xformers、use_8bit_adam、cache_latents、gradient_checkpointingの各オプションを指定し、train_batch_sizeを1としてください。
+
+（余裕があるようならtrain_batch_sizeを段階的に増やすと若干精度が上がるはずです。）
+
+PyTorchのソースにパッチを当てて無理やり実現しています（PyTorch 1.12.1と1.13.0で確認）。精度はかなり落ちますし、途中で学習失敗する確率も高くなります。
+学習率やステップ数の設定もシビアなようです。それらを認識したうえで自己責任でお使いください。
+
+-->
+
+# メタデータファイルの作成
+
+## 教師データの用意
+
+前述のように学習させたい画像データを用意し、任意のフォルダに入れてください。
+
+たとえば以下のように画像を格納します。
+
+![教師データフォルダのスクショ](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208907739-8e89d5fa-6ca8-4b60-8927-f484d2a9ae04.png)
+
+## 自動キャプショニング
+
+キャプションを使わずタグだけで学習する場合はスキップしてください。
+
+また手動でキャプションを用意する場合、キャプションは教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.caption等で用意してください。各ファイルは1行のみのテキストファイルとします。
+
+### BLIPによるキャプショニング
+
+最新版ではBLIPのダウンロード、重みのダウンロード、仮想環境の追加は不要になりました。そのままで動作します。
+
+finetuneフォルダ内のmake_captions.pyを実行します。
+
+```
+python finetune\make_captions.py --batch_size <バッチサイズ> <教師データフォルダ>
+```
+
+バッチサイズ8、教師データを親フォルダのtrain_dataに置いた場合、以下のようになります。
+
+```
+python finetune\make_captions.py --batch_size 8 ..\train_data
+```
+
+キャプションファイルが教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.captionで作成されます。
+
+batch_sizeはGPUのVRAM容量に応じて増減してください。大きいほうが速くなります（VRAM 12GBでももう少し増やせると思います）。
+max_lengthオプションでキャプションの最大長を指定できます。デフォルトは75です。モデルをトークン長225で学習する場合には長くしても良いかもしれません。
+caption_extensionオプションでキャプションの拡張子を変更できます。デフォルトは.captionです（.txtにすると後述のDeepDanbooruと競合します）。
+
+複数の教師データフォルダがある場合には、それぞれのフォルダに対して実行してください。
+
+なお、推論にランダム性があるため、実行するたびに結果が変わります。固定する場合には--seedオプションで `--seed 42` のように乱数seedを指定してください。
+
+その他のオプションは `--help` でヘルプをご参照ください（パラメータの意味についてはドキュメントがまとまっていないようで、ソースを見るしかないようです）。
+
+デフォルトでは拡張子.captionでキャプションファイルが生成されます。
+
+![captionが生成されたフォルダ](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208908845-48a9d36c-f6ee-4dae-af71-9ab462d1459e.png)
+
+たとえば以下のようなキャプションが付きます。
+
+![キャプションと画像](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208908947-af936957-5d73-4339-b6c8-945a52857373.png)
+
+## DeepDanbooruによるタグ付け
+
+danbooruタグのタグ付け自体を行わない場合は「キャプションとタグ情報の前処理」に進んでください。
+
+タグ付けはDeepDanbooruまたはWD14Taggerで行います。WD14Taggerのほうが精度が良いようです。WD14Taggerでタグ付けする場合は、次の章へ進んでください。
+
+### 環境整備
+
+DeepDanbooru https://github.com/KichangKim/DeepDanbooru  を作業フォルダにcloneしてくるか、zipをダウンロードして展開します。私はzipで展開しました。
+またDeepDanbooruのReleasesのページ https://github.com/KichangKim/DeepDanbooru/releases  の「DeepDanbooru Pretrained Model v3-20211112-sgd-e28」のAssetsから、deepdanbooru-v3-20211112-sgd-e28.zipをダウンロードしてきてDeepDanbooruのフォルダに展開します。
+
+以下からダウンロードします。Assetsをクリックして開き、そこからダウンロードします。
+
+![DeepDanbooruダウンロードページ](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909417-10e597df-7085-41ee-bd06-3e856a1339df.png)
+
+以下のようなこういうディレクトリ構造にしてください
+
+![DeepDanbooruのディレクトリ構造](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909486-38935d8b-8dc6-43f1-84d3-fef99bc471aa.png)
+
+Diffusersの環境に必要なライブラリをインストールします。DeepDanbooruのフォルダに移動してインストールします（実質的にはtensorflow-ioが追加されるだけだと思います）。
+
+```
+pip install -r requirements.txt
+```
+
+続いてDeepDanbooru自体をインストールします。
+
+```
+pip install .
+```
+
+以上でタグ付けの環境整備は完了です。
+
+### タグ付けの実施
+DeepDanbooruのフォルダに移動し、deepdanbooruを実行してタグ付けを行います。
+
+```
+deepdanbooru evaluate <教師データフォルダ> --project-path deepdanbooru-v3-20211112-sgd-e28 --allow-folder --save-txt
+```
+
+教師データを親フォルダのtrain_dataに置いた場合、以下のようになります。
+
+```
+deepdanbooru evaluate ../train_data --project-path deepdanbooru-v3-20211112-sgd-e28 --allow-folder --save-txt
+```
+
+タグファイルが教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.txtで作成されます。1件ずつ処理されるためわりと遅いです。
+
+複数の教師データフォルダがある場合には、それぞれのフォルダに対して実行してください。
+
+以下のように生成されます。
+
+![DeepDanbooruの生成ファイル](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909855-d21b9c98-f2d3-4283-8238-5b0e5aad6691.png)
+
+こんな感じにタグが付きます（すごい情報量……）。
+
+![DeepDanbooruタグと画像](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208909908-a7920174-266e-48d5-aaef-940aba709519.png)
+
+## WD14Taggerによるタグ付け
+
+DeepDanbooruの代わりにWD14Taggerを用いる手順です。
+
+Automatic1111氏のWebUIで使用しているtaggerを利用します。こちらのgithubページ（https://github.com/toriato/stable-diffusion-webui-wd14-tagger#mrsmilingwolfs-model-aka-waifu-diffusion-14-tagger ）の情報を参考にさせていただきました。
+
+最初の環境整備で必要なモジュールはインストール済みです。また重みはHugging Faceから自動的にダウンロードしてきます。
+
+### タグ付けの実施
+
+スクリプトを実行してタグ付けを行います。
+```
+python tag_images_by_wd14_tagger.py --batch_size <バッチサイズ> <教師データフォルダ>
+```
+
+教師データを親フォルダのtrain_dataに置いた場合、以下のようになります。
+```
+python tag_images_by_wd14_tagger.py --batch_size 4 ..\train_data
+```
+
+初回起動時にはモデルファイルがwd14_tagger_modelフォルダに自動的にダウンロードされます（フォルダはオプションで変えられます）。以下のようになります。
+
+![ダウンロードされたファイル](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208910447-f7eb0582-90d6-49d3-a666-2b508c7d1842.png)
+
+タグファイルが教師データ画像と同じディレクトリに、同じファイル名、拡張子.txtで作成されます。
+
+![生成されたタグファイル](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208910534-ea514373-1185-4b7d-9ae3-61eb50bc294e.png)
+
+![タグと画像](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208910599-29070c15-7639-474f-b3e4-06bd5a3df29e.png)
+
+threshオプションで、判定されたタグのconfidence（確信度）がいくつ以上でタグをつけるかが指定できます。デフォルトはWD14Taggerのサンプルと同じ0.35です。値を下げるとより多くのタグが付与されますが、精度は下がります。
+
+batch_sizeはGPUのVRAM容量に応じて増減してください。大きいほうが速くなります（VRAM 12GBでももう少し増やせると思います）。caption_extensionオプションでタグファイルの拡張子を変更できます。デフォルトは.txtです。
+
+model_dirオプションでモデルの保存先フォルダを指定できます。
+
+またforce_downloadオプションを指定すると保存先フォルダがあってもモデルを再ダウンロードします。
+
+複数の教師データフォルダがある場合には、それぞれのフォルダに対して実行してください。
+
+## キャプションとタグ情報の前処理
+
+スクリプトから処理しやすいようにキャプションとタグをメタデータとしてひとつのファイルにまとめます。
+
+### キャプションの前処理
+
+キャプションをメタデータに入れるには、作業フォルダ内で以下を実行してください（キャプションを学習に使わない場合は実行不要です）（実際は1行で記述します、以下同様）。`--full_path` オプションを指定してメタデータに画像ファイルの場所をフルパスで格納します。このオプションを省略すると相対パスで記録されますが、フォルダ指定が `.toml` ファイル内で別途必要になります。
+
+```
+python merge_captions_to_metadata.py --full_apth <教師データフォルダ>
+　  --in_json <読み込むメタデータファイル名> <メタデータファイル名>
+```
+
+メタデータファイル名は任意の名前です。
+教師データがtrain_data、読み込むメタデータファイルなし、メタデータファイルがmeta_cap.jsonの場合、以下のようになります。
+
+```
+python merge_captions_to_metadata.py --full_path train_data meta_cap.json
+```
+
+caption_extensionオプションでキャプションの拡張子を指定できます。
+
+複数の教師データフォルダがある場合には、full_path引数を指定しつつ、それぞれのフォルダに対して実行してください。
+
+```
+python merge_captions_to_metadata.py --full_path 
+    train_data1 meta_cap1.json
+python merge_captions_to_metadata.py --full_path --in_json meta_cap1.json 
+    train_data2 meta_cap2.json
+```
+
+in_jsonを省略すると書き込み先メタデータファイルがあるとそこから読み込み、そこに上書きします。
+
+__※in_jsonオプションと書き込み先を都度書き換えて、別のメタデータファイルへ書き出すようにすると安全です。__
+
+### タグの前処理
+
+同様にタグもメタデータにまとめます（タグを学習に使わない場合は実行不要です）。
+```
+python merge_dd_tags_to_metadata.py --full_path <教師データフォルダ> 
+    --in_json <読み込むメタデータファイル名> <書き込むメタデータファイル名>
+```
+
+先と同じディレクトリ構成で、meta_cap.jsonを読み、meta_cap_dd.jsonに書きだす場合、以下となります。
+```
+python merge_dd_tags_to_metadata.py --full_path train_data --in_json meta_cap.json meta_cap_dd.json
+```
+
+複数の教師データフォルダがある場合には、full_path引数を指定しつつ、それぞれのフォルダに対して実行してください。
+
+```
+python merge_dd_tags_to_metadata.py --full_path --in_json meta_cap2.json
+    train_data1 meta_cap_dd1.json
+python merge_dd_tags_to_metadata.py --full_path --in_json meta_cap_dd1.json 
+    train_data2 meta_cap_dd2.json
+```
+
+in_jsonを省略すると書き込み先メタデータファイルがあるとそこから読み込み、そこに上書きします。
+
+__※in_jsonオプションと書き込み先を都度書き換えて、別のメタデータファイルへ書き出すようにすると安全です。__
+
+### キャプションとタグのクリーニング
+
+ここまででメタデータファイルにキャプションとDeepDanbooruのタグがまとめられています。ただ自動キャプショニングにしたキャプションは表記ゆれなどがあり微妙（※）ですし、タグにはアンダースコアが含まれていたりratingが付いていたりしますので（DeepDanbooruの場合）、エディタの置換機能などを用いてキャプションとタグのクリーニングをしたほうがいいでしょう。
+
+※たとえばアニメ絵の少女を学習する場合、キャプションにはgirl/girls/woman/womenなどのばらつきがあります。また「anime girl」なども単に「girl」としたほうが適切かもしれません。
+
+クリーニング用のスクリプトが用意してありますので、スクリプトの内容を状況に応じて編集してお使いください。
+
+（教師データフォルダの指定は不要になりました。メタデータ内の全データをクリーニングします。）
+
+```
+python clean_captions_and_tags.py <読み込むメタデータファイル名> <書き込むメタデータファイル名>
+```
+
+--in_jsonは付きませんのでご注意ください。たとえば次のようになります。
+
+```
+python clean_captions_and_tags.py meta_cap_dd.json meta_clean.json
+```
+
+以上でキャプションとタグの前処理は完了です。
+
+## latentsの事前取得
+
+※ このステップは必須ではありません。省略しても学習時にlatentsを取得しながら学習できます。
+また学習時に `random_crop` や `color_aug` などを行う場合にはlatentsの事前取得はできません（画像を毎回変えながら学習するため）。事前取得をしない場合、ここまでのメタデータで学習できます。
+
+あらかじめ画像の潜在表現を取得しディスクに保存しておきます。それにより、学習を高速に進めることができます。あわせてbucketing（教師データをアスペクト比に応じて分類する）を行います。
+
+作業フォルダで以下のように入力してください。
+```
+python prepare_buckets_latents.py --full_path <教師データフォルダ>  
+    <読み込むメタデータファイル名> <書き込むメタデータファイル名> 
+    <fine tuningするモデル名またはcheckpoint> 
+    --batch_size <バッチサイズ> 
+    --max_resolution <解像度 幅,高さ> 
+    --mixed_precision <精度>
+```
+
+モデルがmodel.ckpt、バッチサイズ4、学習解像度は512\*512、精度no（float32）で、meta_clean.jsonからメタデータを読み込み、meta_lat.jsonに書き込む場合、以下のようになります。
+
+```
+python prepare_buckets_latents.py --full_path 
+    train_data meta_clean.json meta_lat.json model.ckpt 
+    --batch_size 4 --max_resolution 512,512 --mixed_precision no
+```
+
+教師データフォルダにnumpyのnpz形式でlatentsが保存されます。
+
+解像度の最小サイズを--min_bucket_resoオプションで、最大サイズを--max_bucket_resoで指定できます。デフォルトはそれぞれ256、1024です。たとえば最小サイズに384を指定すると、256\*1024や320\*768などの解像度は使わなくなります。
+解像度を768\*768のように大きくした場合、最大サイズに1280などを指定すると良いでしょう。
+
+--flip_augオプションを指定すると左右反転のaugmentation（データ拡張）を行います。疑似的にデータ量を二倍に増やすことができますが、データが左右対称でない場合に指定すると（例えばキャラクタの外見、髪型など）学習がうまく行かなくなります。
+
+
+（反転した画像についてもlatentsを取得し、\*\_flip.npzファイルを保存する単純な実装です。fline_tune.pyには特にオプション指定は必要ありません。\_flip付きのファイルがある場合、flip付き・なしのファイルを、ランダムに読み込みます。）
+
+バッチサイズはVRAM 12GBでももう少し増やせるかもしれません。
+解像度は64で割り切れる数字で、"幅,高さ"で指定します。解像度はfine tuning時のメモリサイズに直結します。VRAM 12GBでは512,512が限界と思われます（※）。16GBなら512,704や512,768まで上げられるかもしれません。なお256,256等にしてもVRAM 8GBでは厳しいようです（パラメータやoptimizerなどは解像度に関係せず一定のメモリが必要なため）。
+
+※batch size 1の学習で12GB VRAM、640,640で動いたとの報告もありました。
+
+以下のようにbucketingの結果が表示されます。
+
+![bucketingの結果](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/208911419-71c00fbb-2ce6-49d5-89b5-b78d7715e441.png)
+
+複数の教師データフォルダがある場合には、full_path引数を指定しつつ、それぞれのフォルダに対して実行してください。
+```
+python prepare_buckets_latents.py --full_path  
+    train_data1 meta_clean.json meta_lat1.json model.ckpt 
+    --batch_size 4 --max_resolution 512,512 --mixed_precision no
+
+python prepare_buckets_latents.py --full_path 
+    train_data2 meta_lat1.json meta_lat2.json model.ckpt 
+    --batch_size 4 --max_resolution 512,512 --mixed_precision no
+
+```
+読み込み元と書き込み先を同じにすることも可能ですが別々の方が安全です。
+
+__※引数を都度書き換えて、別のメタデータファイルに書き込むと安全です。__
+

train_db.py

@@ -15,7 +15,11 @@ import diffusers
 from diffusers import DDPMScheduler
 
 import library.train_util as train_util
-from library.train_util import DreamBoothDataset
+import library.config_util as config_util
+from library.config_util import (
+  ConfigSanitizer,
+  BlueprintGenerator,
+)
 
 
 def collate_fn(examples):
@@ -33,24 +37,33 @@ def train(args):
 
   tokenizer = train_util.load_tokenizer(args)
 
-  train_dataset = DreamBoothDataset(args.train_batch_size, args.train_data_dir, args.reg_data_dir,
-                                    tokenizer, args.max_token_length, args.caption_extension, args.shuffle_caption, args.keep_tokens,
-                                    args.resolution, args.enable_bucket, args.min_bucket_reso, args.max_bucket_reso,
-                                    args.bucket_reso_steps, args.bucket_no_upscale,
-                                    args.prior_loss_weight, args.flip_aug, args.color_aug, args.face_crop_aug_range, args.random_crop, args.debug_dataset)
+  blueprint_generator = BlueprintGenerator(ConfigSanitizer(True, False, True))
+  if args.dataset_config is not None:
+    print(f"Load dataset config from {args.dataset_config}")
+    user_config = config_util.load_user_config(args.dataset_config)
+    ignored = ["train_data_dir", "reg_data_dir"]
+    if any(getattr(args, attr) is not None for attr in ignored):
+      print("ignore following options because config file is found: {0} / 設定ファイルが利用されるため以下のオプションは無視されます: {0}".format(', '.join(ignored)))
+  else:
+    user_config = {
+      "datasets": [{
+        "subsets": config_util.generate_dreambooth_subsets_config_by_subdirs(args.train_data_dir, args.reg_data_dir)
+      }]
+    }
+
+  blueprint = blueprint_generator.generate(user_config, args, tokenizer=tokenizer)
+  train_dataset_group = config_util.generate_dataset_group_by_blueprint(blueprint.dataset_group)
 
   if args.no_token_padding:
-    train_dataset.disable_token_padding()
-
-  # 学習データのdropout率を設定する
-  train_dataset.set_caption_dropout(args.caption_dropout_rate, args.caption_dropout_every_n_epochs, args.caption_tag_dropout_rate)
-
-  train_dataset.make_buckets()
+    train_dataset_group.disable_token_padding()
 
   if args.debug_dataset:
-    train_util.debug_dataset(train_dataset)
+    train_util.debug_dataset(train_dataset_group)
     return
 
+  if cache_latents:
+    assert train_dataset_group.is_latent_cacheable(), "when caching latents, either color_aug or random_crop cannot be used / latentをキャッシュするときはcolor_augとrandom_cropは使えません"
+
   # acceleratorを準備する
   print("prepare accelerator")
 
@@ -91,7 +104,7 @@ def train(args):
     vae.requires_grad_(False)
     vae.eval()
     with torch.no_grad():
-      train_dataset.cache_latents(vae)
+      train_dataset_group.cache_latents(vae)
     vae.to("cpu")
     if torch.cuda.is_available():
       torch.cuda.empty_cache()
@@ -126,7 +139,7 @@ def train(args):
   # DataLoaderのプロセス数：0はメインプロセスになる
   n_workers = min(args.max_data_loader_n_workers, os.cpu_count() - 1)      # cpu_count-1 ただし最大で指定された数まで
   train_dataloader = torch.utils.data.DataLoader(
-      train_dataset, batch_size=1, shuffle=False, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
+      train_dataset_group, batch_size=1, shuffle=True, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
 
   # 学習ステップ数を計算する
   if args.max_train_epochs is not None:
@@ -176,8 +189,8 @@ def train(args):
   # 学習する
   total_batch_size = args.train_batch_size * accelerator.num_processes * args.gradient_accumulation_steps
   print("running training / 学習開始")
-  print(f"  num train images * repeats / 学習画像の数×繰り返し回数: {train_dataset.num_train_images}")
-  print(f"  num reg images / 正則化画像の数: {train_dataset.num_reg_images}")
+  print(f"  num train images * repeats / 学習画像の数×繰り返し回数: {train_dataset_group.num_train_images}")
+  print(f"  num reg images / 正則化画像の数: {train_dataset_group.num_reg_images}")
   print(f"  num batches per epoch / 1epochのバッチ数: {len(train_dataloader)}")
   print(f"  num epochs / epoch数: {num_train_epochs}")
   print(f"  batch size per device / バッチサイズ: {args.train_batch_size}")
@@ -198,7 +211,7 @@ def train(args):
   loss_total = 0.0
   for epoch in range(num_train_epochs):
     print(f"epoch {epoch+1}/{num_train_epochs}")
-    train_dataset.set_current_epoch(epoch + 1)
+    train_dataset_group.set_current_epoch(epoch + 1)
 
     # 指定したステップ数までText Encoderを学習する：epoch最初の状態
     unet.train()
@@ -278,6 +291,8 @@ def train(args):
         progress_bar.update(1)
         global_step += 1
 
+        train_util.sample_images(accelerator, args, None, global_step, accelerator.device, vae, tokenizer, text_encoder, unet)
+
       current_loss = loss.detach().item()
       if args.logging_dir is not None:
         logs = {"loss": current_loss, "lr": float(lr_scheduler.get_last_lr()[0])}
@@ -309,6 +324,8 @@ def train(args):
       train_util.save_sd_model_on_epoch_end(args, accelerator, src_path, save_stable_diffusion_format, use_safetensors,
                                             save_dtype, epoch, num_train_epochs, global_step,  unwrap_model(text_encoder), unwrap_model(unet), vae)
 
+    train_util.sample_images(accelerator, args, epoch + 1, global_step, accelerator.device, vae, tokenizer, text_encoder, unet)
+
   is_main_process = accelerator.is_main_process
   if is_main_process:
     unet = unwrap_model(unet)
@@ -336,6 +353,7 @@ if __name__ == '__main__':
   train_util.add_training_arguments(parser, True)
   train_util.add_sd_saving_arguments(parser)
   train_util.add_optimizer_arguments(parser)
+  config_util.add_config_arguments(parser)
 
   parser.add_argument("--no_token_padding", action="store_true",
                       help="disable token padding (same as Diffuser's DreamBooth) / トークンのpaddingを無効にする（Diffusers版DreamBoothと同じ動作）")

train_db_README-ja.md

@@ -1,75 +1,104 @@
-DreamBoothのガイドです。LoRA等の追加ネットワークの学習にも同じ手順を使います。
+DreamBoothのガイドです。
+
+[学習についての共通ドキュメント](./train_README-ja.md) もあわせてご覧ください。
 
 # 概要
 
+DreamBoothとは、画像生成モデルに特定の主題を追加学習し、それを特定の識別子で生成する技術です。[論文はこちら](https://arxiv.org/abs/2208.12242)。
+
+具体的には、Stable Diffusionのモデルにキャラや画風などを学ばせ、それを `shs` のような特定の単語で呼び出せる（生成画像に出現させる）ことができます。
+
+スクリプトは[DiffusersのDreamBooth](https://github.com/huggingface/diffusers/tree/main/examples/dreambooth)を元にしていますが、以下のような機能追加を行っています（いくつかの機能は元のスクリプト側もその後対応しています）。
+
 スクリプトの主な機能は以下の通りです。
 
-- 8bit Adam optimizerおよびlatentのキャッシュによる省メモリ化（ShivamShrirao氏版と同様）。
+- 8bit Adam optimizerおよびlatentのキャッシュによる省メモリ化（[Shivam Shrirao氏版](https://github.com/ShivamShrirao/diffusers/tree/main/examples/dreambooth)と同様）。
 - xformersによる省メモリ化。
 - 512x512だけではなく任意サイズでの学習。
 - augmentationによる品質の向上。
 - DreamBoothだけではなくText Encoder+U-Netのfine tuningに対応。
-- StableDiffusion形式でのモデルの読み書き。
+- Stable Diffusion形式でのモデルの読み書き。
 - Aspect Ratio Bucketing。
 - Stable Diffusion v2.0対応。
 
 # 学習の手順
 
-## step 1. 環境整備
+あらかじめこのリポジトリのREADMEを参照し、環境整備を行ってください。
 
-このリポジトリのREADMEを参照してください。
+## データの準備
 
+[学習データの準備について](./train_README-ja.md) を参照してください。
 
-## step 2. identifierとclassを決める
+## 学習の実行
 
-学ばせたい対象を結びつける単語identifierと、対象の属するclassを決めます。
-
-（instanceなどいろいろな呼び方がありますが、とりあえず元の論文に合わせます。）
-
-以下ごく簡単に説明します（詳しくは調べてください）。
-
-classは学習対象の一般的な種別です。たとえば特定の犬種を学ばせる場合には、classはdogになります。アニメキャラならモデルによりboyやgirl、1boyや1girlになるでしょう。
-
-identifierは学習対象を識別して学習するためのものです。任意の単語で構いませんが、元論文によると「tokinizerで1トークンになる3文字以下でレアな単語」が良いとのことです。
-
-identifierとclassを使い、たとえば「shs dog」などでモデルを学習することで、学習させたい対象をclassから識別して学習できます。
-
-画像生成時には「shs dog」とすれば学ばせた犬種の画像が生成されます。
-
-（identifierとして私が最近使っているものを参考までに挙げると、``shs sts scs cpc coc cic msm usu ici lvl cic dii muk ori hru rik koo yos wny`` などです。）
-
-## step 3. 学習用画像の準備
-学習用画像を格納するフォルダを作成します。 __さらにその中に__ 、以下の名前でディレクトリを作成します。
+スクリプトを実行します。最大限、メモリを節約したコマンドは以下のようになります（実際には1行で入力します）。それぞれの行を必要に応じて書き換えてください。12GB程度のVRAMで動作するようです。
 
 ```
-<繰り返し回数>_<identifier> <class>
+accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 train_db.py 
+    --pretrained_model_name_or_path=<.ckptまたは.safetensordまたはDiffusers版モデルのディレクトリ> 
+    --dataset_config=<データ準備で作成した.tomlファイル> 
+    --output_dir=<学習したモデルの出力先フォルダ>  
+    --output_name=<学習したモデル出力時のファイル名> 
+    --save_model_as=safetensors 
+    --prior_loss_weight=1.0 
+    --max_train_steps=1600 
+    --learning_rate=1e-6 
+    --optimizer_type="AdamW8bit" 
+    --xformers 
+    --mixed_precision="fp16" 
+    --cache_latents 
+    --gradient_checkpointing
 ```
 
-間の``_``を忘れないでください。
+`num_cpu_threads_per_process` には通常は1を指定するとよいようです。
 
-繰り返し回数は、正則化画像と枚数を合わせるために指定します（後述します）。
+`pretrained_model_name_or_path` に追加学習を行う元となるモデルを指定します。Stable Diffusionのcheckpointファイル（.ckptまたは.safetensors）、Diffusersのローカルディスクにあるモデルディレクトリ、DiffusersのモデルID（"stabilityai/stable-diffusion-2"など）が指定できます。
 
-たとえば「sls frog」というプロンプトで、データを20回繰り返す場合、「20_sls frog」となります。以下のようになります。
+`output_dir` に学習後のモデルを保存するフォルダを指定します。`output_name` にモデルのファイル名を拡張子を除いて指定します。`save_model_as` でsafetensors形式での保存を指定しています。
 
-![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210770636-1c851377-5936-4c15-90b7-8ac8ad6c2074.png)
+`dataset_config` に `.toml` ファイルを指定します。ファイル内でのバッチサイズ指定は、当初はメモリ消費を抑えるために `1` としてください。
 
-## step 4. 正則化画像の準備
-正則化画像を使う場合の手順です。使わずに学習することもできます（正則化画像を使わないと区別ができなくなるので対象class全体が影響を受けます）。
+`prior_loss_weight` は正則化画像のlossの重みです。通常は1.0を指定します。
 
-正則化画像を格納するフォルダを作成します。 __さらにその中に__  ``<繰り返し回数>_<class>`` という名前でディレクトリを作成します。
+学習させるステップ数 `max_train_steps` を1600とします。学習率 `learning_rate` はここでは1e-6を指定しています。
 
-たとえば「frog」というプロンプトで、データを繰り返さない（1回だけ）場合、以下のようになります。
+省メモリ化のため `mixed_precision="fp16"` を指定します（RTX30 シリーズ以降では `bf16` も指定できます。環境整備時にaccelerateに行った設定と合わせてください）。また `gradient_checkpointing` を指定します。
 
-![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210770897-329758e5-3675-49f1-b345-c135f1725832.png)
+オプティマイザ（モデルを学習データにあうように最適化＝学習させるクラス）にメモリ消費の少ない 8bit AdamW を使うため、 `optimizer_type="AdamW8bit"` を指定します。
 
-繰り返し回数は「 __学習用画像の繰り返し回数×学習用画像の枚数≧正則化画像の繰り返し回数×正則化画像の枚数__ 」となるように指定してください。
+`xformers` オプションを指定し、xformersのCrossAttentionを用います。xformersをインストールしていない場合やエラーとなる場合（環境にもよりますが `mixed_precision="no"` の場合など）、代わりに `mem_eff_attn` オプションを指定すると省メモリ版CrossAttentionを使用します（速度は遅くなります）。
 
-（1 epochのデータ数が「学習用画像の繰り返し回数×学習用画像の枚数」となります。正則化画像の枚数がそれより多いと、余った部分の正則化画像は使用されません。）
+省メモリ化のため `cache_latents` オプションを指定してVAEの出力をキャッシュします。
 
-## step 5. 学習の実行
-スクリプトを実行します。最大限、メモリを節約したコマンドは以下のようになります（実際には1行で入力します）。
+ある程度メモリがある場合は、`.toml` ファイルを編集してバッチサイズをたとえば `4` くらいに増やしてください（高速化と精度向上の可能性があります）。また `cache_latents` を外すことで augmentation が可能になります。
 
-※LoRA等の追加ネットワークを学習する場合のコマンドは ``train_db.py`` ではなく ``train_network.py`` となります。また追加でnetwork_\*オプションが必要となりますので、LoRAのガイドを参照してください。
+### よく使われるオプションについて
+
+以下の場合には [学習の共通ドキュメント](./train_README-ja.md) の「よく使われるオプション」を参照してください。
+
+- Stable Diffusion 2.xまたはそこからの派生モデルを学習する
+- clip skipを2以上を前提としたモデルを学習する
+- 75トークンを超えたキャプションで学習する
+
+### DreamBoothでのステップ数について
+
+当スクリプトでは省メモリ化のため、ステップ当たりの学習回数が元のスクリプトの半分になっています（対象の画像と正則化画像を同一のバッチではなく別のバッチに分割して学習するため）。
+
+元のDiffusers版やXavierXiao氏のStable Diffusion版とほぼ同じ学習を行うには、ステップ数を倍にしてください。
+
+（学習画像と正則化画像をまとめてから shuffle するため厳密にはデータの順番が変わってしまいますが、学習には大きな影響はないと思います。）
+
+### DreamBoothでのバッチサイズについて
+
+モデル全体を学習するためLoRA等の学習に比べるとメモリ消費量は多くなります（fine tuningと同じ）。
+
+### 学習率について
+
+Diffusers版では5e-6ですがStable Diffusion版は1e-6ですので、上のサンプルでは1e-6を指定しています。
+
+### 以前の形式のデータセット指定をした場合のコマンドライン
+
+解像度やバッチサイズをオプションで指定します。コマンドラインの例は以下の通りです。
 
 ```
 accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 train_db.py 
@@ -77,6 +106,7 @@ accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 train_db.py
     --train_data_dir=<学習用データのディレクトリ> 
     --reg_data_dir=<正則化画像のディレクトリ> 
     --output_dir=<学習したモデルの出力先ディレクトリ> 
+    --output_name=<学習したモデル出力時のファイル名> 
     --prior_loss_weight=1.0 
     --resolution=512 
     --train_batch_size=1 
@@ -89,43 +119,33 @@ accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 train_db.py
     --gradient_checkpointing
 ```
 
-num_cpu_threads_per_processには通常は1を指定するとよいようです。
+## 学習したモデルで画像生成する
 
-pretrained_model_name_or_pathに追加学習を行う元となるモデルを指定します。Stable Diffusionのcheckpointファイル（.ckptまたは.safetensors）、Diffusersのローカルディスクにあるモデルディレクトリ、DiffusersのモデルID（"stabilityai/stable-diffusion-2"など）が指定できます。学習後のモデルの保存形式はデフォルトでは元のモデルと同じになります（save_model_asオプションで変更できます）。
+学習が終わると指定したフォルダに指定した名前でsafetensorsファイルが出力されます。
 
-prior_loss_weightは正則化画像のlossの重みです。通常は1.0を指定します。
+v1.4/1.5およびその他の派生モデルの場合、このモデルでAutomatic1111氏のWebUIなどで推論できます。models\Stable-diffusionフォルダに置いてください。
 
-resolutionは画像のサイズ（解像度、幅と高さ）になります。bucketing（後述）を用いない場合、学習用画像、正則化画像はこのサイズとしてください。
+v2.xモデルでWebUIで画像生成する場合、モデルの仕様が記述された.yamlファイルが別途必要になります。v2.x baseの場合はv2-inference.yamlを、768/vの場合はv2-inference-v.yamlを、同じフォルダに置き、拡張子の前の部分をモデルと同じ名前にしてください。
 
-train_batch_sizeは学習時のバッチサイズです。max_train_stepsを1600とします。学習率learning_rateは、diffusers版では5e-6ですがStableDiffusion版は1e-6ですのでここでは1e-6を指定しています。
+![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210776915-061d79c3-6582-42c2-8884-8b91d2f07313.png)
 
-省メモリ化のためmixed_precision="bf16"（または"fp16"）、およびgradient_checkpointing を指定します。
+各yamlファイルは[Stability AIのSD2.0のリポジトリ](https://github.com/Stability-AI/stablediffusion/tree/main/configs/stable-diffusion)にあります。
 
-xformersオプションを指定し、xformersのCrossAttentionを用います。xformersをインストールしていない場合、エラーとなる場合（mixed_precisionなしの場合、私の環境ではエラーとなりました）、代わりにmem_eff_attnオプションを指定すると省メモリ版CrossAttentionを使用します（速度は遅くなります）。
+# DreamBooth特有のその他の主なオプション
 
-省メモリ化のためcache_latentsオプションを指定してVAEの出力をキャッシュします。
+すべてのオプションについては別文書を参照してください。
 
-ある程度メモリがある場合はたとえば以下のように指定します。
+## Text Encoderの学習を途中から行わない --stop_text_encoder_training
 
-```
-accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 8 train_db.py 
-    --pretrained_model_name_or_path=<.ckptまたは.safetensordまたはDiffusers版モデルのディレクトリ> 
-    --train_data_dir=<学習用データのディレクトリ> 
-    --reg_data_dir=<正則化画像のディレクトリ> 
-    --output_dir=<学習したモデルの出力先ディレクトリ> 
-    --prior_loss_weight=1.0 
-    --resolution=512 
-    --train_batch_size=4 
-    --learning_rate=1e-6 
-    --max_train_steps=400 
-    --use_8bit_adam 
-    --xformers 
-    --mixed_precision="bf16" 
-    --cache_latents
-```
+stop_text_encoder_trainingオプションに数値を指定すると、そのステップ数以降はText Encoderの学習を行わずU-Netだけ学習します。場合によっては精度の向上が期待できるかもしれません。
 
-gradient_checkpointingを外し高速化します（メモリ使用量は増えます）。バッチサイズを増やし、高速化と精度向上を図ります。
+（恐らくText Encoderだけ先に過学習することがあり、それを防げるのではないかと推測していますが、詳細な影響は不明です。）
 
+## Tokenizerのパディングをしない --no_token_padding
+no_token_paddingオプションを指定するとTokenizerの出力をpaddingしません（Diffusers版の旧DreamBoothと同じ動きになります）。
+
+
+<!-- 
 bucketing（後述）を利用しかつaugmentation（後述）を使う場合の例は以下のようになります。
 
 ```
@@ -143,154 +163,5 @@ accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 8 train_db.py
     --color_aug --flip_aug --gradient_checkpointing --seed 42
 ```
 
-### ステップ数について
-省メモリ化のため、ステップ当たりの学習回数がtrain_dreambooth.pyの半分になっています（対象の画像と正則化画像を同一のバッチではなく別のバッチに分割して学習するため）。
-元のDiffusers版やXavierXiao氏のStableDiffusion版とほぼ同じ学習を行うには、ステップ数を倍にしてください。
-
-（shuffle=Trueのため厳密にはデータの順番が変わってしまいますが、学習には大きな影響はないと思います。）
-
-## 学習したモデルで画像生成する
-
-学習が終わると指定したフォルダにlast.ckptという名前でcheckpointが出力されます（DiffUsers版モデルを学習した場合はlastフォルダになります）。
-
-v1.4/1.5およびその他の派生モデルの場合、このモデルでAutomatic1111氏のWebUIなどで推論できます。models\Stable-diffusionフォルダに置いてください。
-
-v2.xモデルでWebUIで画像生成する場合、モデルの仕様が記述された.yamlファイルが別途必要になります。v2.x baseの場合はv2-inference.yamlを、768/vの場合はv2-inference-v.yamlを、同じフォルダに置き、拡張子の前の部分をモデルと同じ名前にしてください。
-
-![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210776915-061d79c3-6582-42c2-8884-8b91d2f07313.png)
-
-各yamlファイルは[Stability AIのSD2.0のリポジトリ](https://github.com/Stability-AI/stablediffusion/tree/main/configs/stable-diffusion)にあります。
-
-# その他の学習オプション
-
-## Stable Diffusion 2.0対応 --v2 / --v_parameterization
-Hugging Faceのstable-diffusion-2-baseを使う場合はv2オプションを、stable-diffusion-2または768-v-ema.ckptを使う場合はv2とv_parameterizationの両方のオプションを指定してください。
-
-なおSD 2.0の学習はText Encoderが大きくなっているためVRAM 12GBでは厳しいようです。
-
-Stable Diffusion 2.0では大きく以下の点が変わっています。
-
-1. 使用するTokenizer
-2. 使用するText Encoderおよび使用する出力層（2.0は最後から二番目の層を使う）
-3. Text Encoderの出力次元数（768->1024）
-4. U-Netの構造（CrossAttentionのhead数など）
-5. v-parameterization（サンプリング方法が変更されているらしい）
-
-このうちbaseでは1～4が、baseのつかない方（768-v）では1～5が採用されています。1～4を有効にするのがv2オプション、5を有効にするのがv_parameterizationオプションです。
-
-## 学習データの確認 --debug_dataset
-このオプションを付けることで学習を行う前に事前にどのような画像データ、キャプションで学習されるかを確認できます。Escキーを押すと終了してコマンドラインに戻ります。
-
-※Colabなど画面が存在しない環境で実行するとハングするようですのでご注意ください。
-
-## Text Encoderの学習を途中から行わない --stop_text_encoder_training
-stop_text_encoder_trainingオプションに数値を指定すると、そのステップ数以降はText Encoderの学習を行わずU-Netだけ学習します。場合によっては精度の向上が期待できるかもしれません。
-
-（恐らくText Encoderだけ先に過学習することがあり、それを防げるのではないかと推測していますが、詳細な影響は不明です。）
-
-## VAEを別途読み込んで学習する --vae
-vaeオプションにStable Diffusionのcheckpoint、VAEのcheckpointファイル、DiffusesのモデルまたはVAE（ともにローカルまたはHugging FaceのモデルIDが指定できます）のいずれかを指定すると、そのVAEを使って学習します（latentsのキャッシュ時または学習中のlatents取得時）。
-保存されるモデルはこのVAEを組み込んだものになります。
-
-## 学習途中での保存 --save_every_n_epochs / --save_state / --resume
-save_every_n_epochsオプションに数値を指定すると、そのエポックごとに学習途中のモデルを保存します。
-
-save_stateオプションを同時に指定すると、optimizer等の状態も含めた学習状態を合わせて保存します（checkpointから学習再開するのに比べて、精度の向上、学習時間の短縮が期待できます）。学習状態は保存先フォルダに"epoch-??????-state"（??????はエポック数）という名前のフォルダで出力されます。長時間にわたる学習時にご利用ください。
-
-保存された学習状態から学習を再開するにはresumeオプションを使います。学習状態のフォルダを指定してください。
-
-なおAcceleratorの仕様により(?)、エポック数、global stepは保存されておらず、resumeしたときにも1からになりますがご容赦ください。
-
-## Tokenizerのパディングをしない --no_token_padding
-no_token_paddingオプションを指定するとTokenizerの出力をpaddingしません（Diffusers版の旧DreamBoothと同じ動きになります）。
-
-## 任意サイズの画像での学習 --resolution
-正方形以外で学習できます。resolutionに「448,640」のように「幅,高さ」で指定してください。幅と高さは64で割り切れる必要があります。学習用画像、正則化画像のサイズを合わせてください。
-
-個人的には縦長の画像を生成することが多いため「448,640」などで学習することもあります。
-
-## Aspect Ratio Bucketing --enable_bucket / --min_bucket_reso / --max_bucket_reso
-enable_bucketオプションを指定すると有効になります。Stable Diffusionは512x512で学習されていますが、それに加えて256x768や384x640といった解像度でも学習します。
-
-このオプションを指定した場合は、学習用画像、正則化画像を特定の解像度に統一する必要はありません。いくつかの解像度（アスペクト比）から最適なものを選び、その解像度で学習します。
-解像度は64ピクセル単位のため、元画像とアスペクト比が完全に一致しない場合がありますが、その場合は、はみ出した部分がわずかにトリミングされます。
-
-解像度の最小サイズをmin_bucket_resoオプションで、最大サイズをmax_bucket_resoで指定できます。デフォルトはそれぞれ256、1024です。
-たとえば最小サイズに384を指定すると、256x1024や320x768などの解像度は使わなくなります。
-解像度を768x768のように大きくした場合、最大サイズに1280などを指定しても良いかもしれません。
-
-なおAspect Ratio Bucketingを有効にするときには、正則化画像についても、学習用画像と似た傾向の様々な解像度を用意した方がいいかもしれません。
-
-（ひとつのバッチ内の画像が学習用画像、正則化画像に偏らなくなるため。そこまで大きな影響はないと思いますが……。）
-
-## augmentation --color_aug / --flip_aug
-augmentationは学習時に動的にデータを変化させることで、モデルの性能を上げる手法です。color_augで色合いを微妙に変えつつ、flip_augで左右反転をしつつ、学習します。
-
-動的にデータを変化させるため、cache_latentsオプションと同時に指定できません。
-
-## 保存時のデータ精度の指定 --save_precision
-save_precisionオプションにfloat、fp16、bf16のいずれかを指定すると、その形式でcheckpointを保存します（Stable Diffusion形式で保存する場合のみ）。checkpointのサイズを削減したい場合などにお使いください。
-
-## 任意の形式で保存する --save_model_as
-モデルの保存形式を指定します。ckpt、safetensors、diffusers、diffusers_safetensorsのいずれかを指定してください。
-
-Stable Diffusion形式（ckptまたはsafetensors）を読み込み、Diffusers形式で保存する場合、不足する情報はHugging Faceからv1.5またはv2.1の情報を落としてきて補完します。
-
-## 学習ログの保存 --logging_dir / --log_prefix
-logging_dirオプションにログ保存先フォルダを指定してください。TensorBoard形式のログが保存されます。
-
-たとえば--logging_dir=logsと指定すると、作業フォルダにlogsフォルダが作成され、その中の日時フォルダにログが保存されます。
-また--log_prefixオプションを指定すると、日時の前に指定した文字列が追加されます。「--logging_dir=logs --log_prefix=db_style1_」などとして識別用にお使いください。
-
-TensorBoardでログを確認するには、別のコマンドプロンプトを開き、作業フォルダで以下のように入力します（tensorboardはDiffusersのインストール時にあわせてインストールされると思いますが、もし入っていないならpip install tensorboardで入れてください）。
-
-```
-tensorboard --logdir=logs
-```
-
-その後ブラウザを開き、http://localhost:6006/ へアクセスすると表示されます。
-
-## 学習率のスケジューラ関連の指定 --lr_scheduler / --lr_warmup_steps
-lr_schedulerオプションで学習率のスケジューラをlinear, cosine, cosine_with_restarts, polynomial, constant, constant_with_warmupから選べます。デフォルトはconstantです。lr_warmup_stepsでスケジューラのウォームアップ（だんだん学習率を変えていく）ステップ数を指定できます。詳細については各自お調べください。
-
-## 勾配をfp16とした学習（実験的機能） --full_fp16
-full_fp16オプションを指定すると勾配を通常のfloat32からfloat16（fp16）に変更して学習します（mixed precisionではなく完全なfp16学習になるようです）。
-これによりSD1.xの512x512サイズでは8GB未満、SD2.xの512x512サイズで12GB未満のVRAM使用量で学習できるようです。
-
-あらかじめaccelerate configでfp16を指定し、オプションで ``mixed_precision="fp16"`` としてください（bf16では動作しません）。
-
-メモリ使用量を最小化するためには、xformers、use_8bit_adam、cache_latents、gradient_checkpointingの各オプションを指定し、train_batch_sizeを1としてください。
-
-（余裕があるようならtrain_batch_sizeを段階的に増やすと若干精度が上がるはずです。）
-
-PyTorchのソースにパッチを当てて無理やり実現しています（PyTorch 1.12.1と1.13.0で確認）。精度はかなり落ちますし、途中で学習失敗する確率も高くなります。
-学習率やステップ数の設定もシビアなようです。それらを認識したうえで自己責任でお使いください。
-
-# その他の学習方法
-
-## 複数class、複数対象（identifier）の学習
-方法は単純で、学習用画像のフォルダ内に ``繰り返し回数_<identifier> <class>`` のフォルダを複数、正則化画像フォルダにも同様に ``繰り返し回数_<class>`` のフォルダを複数、用意してください。
-
-たとえば「sls frog」と「cpc rabbit」を同時に学習する場合、以下のようになります。
-
-![image](https://user-images.githubusercontent.com/52813779/210777933-a22229db-b219-4cd8-83ca-e87320fc4192.png)
-
-classがひとつで対象が複数の場合、正則化画像フォルダはひとつで構いません。たとえば1girlにキャラAとキャラBがいる場合は次のようにします。
-
-- train_girls
-  - 10_sls 1girl
-  - 10_cpc 1girl
-- reg_girls
-  - 1_1girl
-
-データ数にばらつきがある場合、繰り返し回数を調整してclass、identifierごとの枚数を統一すると良い結果が得られることがあるようです。
-
-## DreamBoothでキャプションを使う
-学習用画像、正則化画像のフォルダに、画像と同じファイル名で、拡張子.caption（オプションで変えられます）のファイルを置くと、そのファイルからキャプションを読み込みプロンプトとして学習します。
-
-※それらの画像の学習に、フォルダ名（identifier class）は使用されなくなります。
-
-各画像にキャプションを付けることで（BLIP等を使っても良いでしょう）、学習したい属性をより明確にできるかもしれません。
-
-キャプションファイルの拡張子はデフォルトで.captionです。--caption_extensionで変更できます。--shuffle_captionオプションで学習時のキャプションについて、カンマ区切りの各部分をシャッフルしながら学習します。
 
+-->

train_network.py

@@ -1,4 +1,3 @@
-from torch.cuda.amp import autocast
 from torch.nn.parallel import DistributedDataParallel as DDP
 import importlib
 import argparse
@@ -12,11 +11,17 @@ import json
 from tqdm import tqdm
 import torch
 from accelerate.utils import set_seed
-import diffusers
 from diffusers import DDPMScheduler
 
 import library.train_util as train_util
-from library.train_util import DreamBoothDataset, FineTuningDataset
+from library.train_util import (
+    DreamBoothDataset,
+)
+import library.config_util as config_util
+from library.config_util import (
+    ConfigSanitizer,
+    BlueprintGenerator,
+)
 
 
 def collate_fn(examples):
@@ -49,6 +54,7 @@ def train(args):
 
   cache_latents = args.cache_latents
   use_dreambooth_method = args.in_json is None
+  use_user_config = args.dataset_config is not None
 
   if args.seed is not None:
     set_seed(args.seed)
@@ -56,38 +62,51 @@ def train(args):
   tokenizer = train_util.load_tokenizer(args)
 
   # データセットを準備する
-  if use_dreambooth_method:
-    print("Use DreamBooth method.")
-    train_dataset = DreamBoothDataset(args.train_batch_size, args.train_data_dir, args.reg_data_dir,
-                                      tokenizer, args.max_token_length, args.caption_extension, args.shuffle_caption, args.keep_tokens,
-                                      args.resolution, args.enable_bucket, args.min_bucket_reso, args.max_bucket_reso,
-                                      args.bucket_reso_steps, args.bucket_no_upscale,
-                                      args.prior_loss_weight, args.flip_aug, args.color_aug, args.face_crop_aug_range,
-                                      args.random_crop, args.debug_dataset)
+  blueprint_generator = BlueprintGenerator(ConfigSanitizer(True, True, True))
+  if use_user_config:
+    print(f"Load dataset config from {args.dataset_config}")
+    user_config = config_util.load_user_config(args.dataset_config)
+    ignored = ["train_data_dir", "reg_data_dir", "in_json"]
+    if any(getattr(args, attr) is not None for attr in ignored):
+      print(
+          "ignore following options because config file is found: {0} / 設定ファイルが利用されるため以下のオプションは無視されます: {0}".format(', '.join(ignored)))
   else:
-    print("Train with captions.")
-    train_dataset = FineTuningDataset(args.in_json, args.train_batch_size, args.train_data_dir,
-                                      tokenizer, args.max_token_length, args.shuffle_caption, args.keep_tokens,
-                                      args.resolution, args.enable_bucket, args.min_bucket_reso, args.max_bucket_reso,
-                                      args.bucket_reso_steps, args.bucket_no_upscale,
-                                      args.flip_aug, args.color_aug, args.face_crop_aug_range, args.random_crop,
-                                      args.dataset_repeats, args.debug_dataset)
+    if use_dreambooth_method:
+      print("Use DreamBooth method.")
+      user_config = {
+          "datasets": [{
+              "subsets": config_util.generate_dreambooth_subsets_config_by_subdirs(args.train_data_dir, args.reg_data_dir)
+          }]
+      }
+    else:
+      print("Train with captions.")
+      user_config = {
+          "datasets": [{
+              "subsets": [{
+                  "image_dir": args.train_data_dir,
+                  "metadata_file": args.in_json,
+              }]
+          }]
+      }
 
-  # 学習データのdropout率を設定する
-  train_dataset.set_caption_dropout(args.caption_dropout_rate, args.caption_dropout_every_n_epochs, args.caption_tag_dropout_rate)
-
-  train_dataset.make_buckets()
+  blueprint = blueprint_generator.generate(user_config, args, tokenizer=tokenizer)
+  train_dataset_group = config_util.generate_dataset_group_by_blueprint(blueprint.dataset_group)
 
   if args.debug_dataset:
-    train_util.debug_dataset(train_dataset)
+    train_util.debug_dataset(train_dataset_group)
     return
-  if len(train_dataset) == 0:
+  if len(train_dataset_group) == 0:
     print("No data found. Please verify arguments (train_data_dir must be the parent of folders with images) / 画像がありません。引数指定を確認してください（train_data_dirには画像があるフォルダではなく、画像があるフォルダの親フォルダを指定する必要があります）")
     return
 
+  if cache_latents:
+    assert train_dataset_group.is_latent_cacheable(
+    ), "when caching latents, either color_aug or random_crop cannot be used / latentをキャッシュするときはcolor_augとrandom_cropは使えません"
+
   # acceleratorを準備する
   print("prepare accelerator")
   accelerator, unwrap_model = train_util.prepare_accelerator(args)
+  is_main_process = accelerator.is_main_process
 
   # mixed precisionに対応した型を用意しておき適宜castする
   weight_dtype, save_dtype = train_util.prepare_dtype(args)
@@ -109,13 +128,15 @@ def train(args):
     vae.requires_grad_(False)
     vae.eval()
     with torch.no_grad():
-      train_dataset.cache_latents(vae)
+      train_dataset_group.cache_latents(vae)
     vae.to("cpu")
     if torch.cuda.is_available():
       torch.cuda.empty_cache()
     gc.collect()
 
   # prepare network
+  import sys
+  sys.path.append(os.path.dirname(__file__))
   print("import network module:", args.network_module)
   network_module = importlib.import_module(args.network_module)
 
@@ -153,16 +174,17 @@ def train(args):
   # DataLoaderのプロセス数：0はメインプロセスになる
   n_workers = min(args.max_data_loader_n_workers, os.cpu_count() - 1)      # cpu_count-1 ただし最大で指定された数まで
   train_dataloader = torch.utils.data.DataLoader(
-      train_dataset, batch_size=1, shuffle=False, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
+      train_dataset_group, batch_size=1, shuffle=True, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
 
   # 学習ステップ数を計算する
   if args.max_train_epochs is not None:
-    args.max_train_steps = args.max_train_epochs * len(train_dataloader)
-    print(f"override steps. steps for {args.max_train_epochs} epochs is / 指定エポックまでのステップ数: {args.max_train_steps}")
+    args.max_train_steps = args.max_train_epochs * math.ceil(len(train_dataloader) / accelerator.num_processes)
+    if is_main_process:
+      print(f"override steps. steps for {args.max_train_epochs} epochs is / 指定エポックまでのステップ数: {args.max_train_steps}")
 
   # lr schedulerを用意する
   lr_scheduler = train_util.get_scheduler_fix(args.lr_scheduler, optimizer, num_warmup_steps=args.lr_warmup_steps,
-                                              num_training_steps=args.max_train_steps * args.gradient_accumulation_steps,
+                                              num_training_steps=args.max_train_steps * accelerator.num_processes * args.gradient_accumulation_steps,
                                               num_cycles=args.lr_scheduler_num_cycles, power=args.lr_scheduler_power)
 
   # 実験的機能：勾配も含めたfp16学習を行う　モデル全体をfp16にする
@@ -231,17 +253,21 @@ def train(args):
     args.save_every_n_epochs = math.floor(num_train_epochs / args.save_n_epoch_ratio) or 1
 
   # 学習する
+  # TODO: find a way to handle total batch size when there are multiple datasets
   total_batch_size = args.train_batch_size * accelerator.num_processes * args.gradient_accumulation_steps
-  print("running training / 学習開始")
-  print(f"  num train images * repeats / 学習画像の数×繰り返し回数: {train_dataset.num_train_images}")
-  print(f"  num reg images / 正則化画像の数: {train_dataset.num_reg_images}")
-  print(f"  num batches per epoch / 1epochのバッチ数: {len(train_dataloader)}")
-  print(f"  num epochs / epoch数: {num_train_epochs}")
-  print(f"  batch size per device / バッチサイズ: {args.train_batch_size}")
-  print(f"  total train batch size (with parallel & distributed & accumulation) / 総バッチサイズ（並列学習、勾配合計含む）: {total_batch_size}")
-  print(f"  gradient accumulation steps / 勾配を合計するステップ数 = {args.gradient_accumulation_steps}")
-  print(f"  total optimization steps / 学習ステップ数: {args.max_train_steps}")
+  
+  if is_main_process:
+    print("running training / 学習開始")
+    print(f"  num train images * repeats / 学習画像の数×繰り返し回数: {train_dataset_group.num_train_images}")
+    print(f"  num reg images / 正則化画像の数: {train_dataset_group.num_reg_images}")
+    print(f"  num batches per epoch / 1epochのバッチ数: {len(train_dataloader)}")
+    print(f"  num epochs / epoch数: {num_train_epochs}")
+    print(f"  batch size per device / バッチサイズ: {', '.join([str(d.batch_size) for d in train_dataset_group.datasets])}")
+    # print(f"  total train batch size (with parallel & distributed & accumulation) / 総バッチサイズ（並列学習、勾配合計含む）: {total_batch_size}")
+    print(f"  gradient accumulation steps / 勾配を合計するステップ数 = {args.gradient_accumulation_steps}")
+    print(f"  total optimization steps / 学習ステップ数: {args.max_train_steps}")
 
+  # TODO refactor metadata creation and move to util
   metadata = {
       "ss_session_id": session_id,            # random integer indicating which group of epochs the model came from
       "ss_training_started_at": training_started_at,          # unix timestamp
@@ -249,12 +275,10 @@ def train(args):
       "ss_learning_rate": args.learning_rate,
       "ss_text_encoder_lr": args.text_encoder_lr,
       "ss_unet_lr": args.unet_lr,
-      "ss_num_train_images": train_dataset.num_train_images,          # includes repeating
-      "ss_num_reg_images": train_dataset.num_reg_images,
+      "ss_num_train_images": train_dataset_group.num_train_images,
+      "ss_num_reg_images": train_dataset_group.num_reg_images,
       "ss_num_batches_per_epoch": len(train_dataloader),
       "ss_num_epochs": num_train_epochs,
-      "ss_batch_size_per_device": args.train_batch_size,
-      "ss_total_batch_size": total_batch_size,
       "ss_gradient_checkpointing": args.gradient_checkpointing,
       "ss_gradient_accumulation_steps": args.gradient_accumulation_steps,
       "ss_max_train_steps": args.max_train_steps,
@@ -266,26 +290,12 @@ def train(args):
       "ss_mixed_precision": args.mixed_precision,
       "ss_full_fp16": bool(args.full_fp16),
       "ss_v2": bool(args.v2),
-      "ss_resolution": args.resolution,
       "ss_clip_skip": args.clip_skip,
       "ss_max_token_length": args.max_token_length,
-      "ss_color_aug": bool(args.color_aug),
-      "ss_flip_aug": bool(args.flip_aug),
-      "ss_random_crop": bool(args.random_crop),
-      "ss_shuffle_caption": bool(args.shuffle_caption),
       "ss_cache_latents": bool(args.cache_latents),
-      "ss_enable_bucket": bool(train_dataset.enable_bucket),
-      "ss_bucket_no_upscale": bool(train_dataset.bucket_no_upscale),
-      "ss_min_bucket_reso": train_dataset.min_bucket_reso,
-      "ss_max_bucket_reso": train_dataset.max_bucket_reso,
       "ss_seed": args.seed,
       "ss_lowram": args.lowram,
-      "ss_keep_tokens": args.keep_tokens,
       "ss_noise_offset": args.noise_offset,
-      "ss_dataset_dirs": json.dumps(train_dataset.dataset_dirs_info),
-      "ss_reg_dataset_dirs": json.dumps(train_dataset.reg_dataset_dirs_info),
-      "ss_tag_frequency": json.dumps(train_dataset.tag_frequency),
-      "ss_bucket_info": json.dumps(train_dataset.bucket_info),
       "ss_training_comment": args.training_comment,       # will not be updated after training
       "ss_sd_scripts_commit_hash": train_util.get_git_revision_hash(),
       "ss_optimizer": optimizer_name + (f"({optimizer_args})" if len(optimizer_args) > 0 else ""),
@@ -297,10 +307,139 @@ def train(args):
       "ss_prior_loss_weight": args.prior_loss_weight,
   }
 
-  # uncomment if another network is added
-  # for key, value in net_kwargs.items():
-  #   metadata["ss_arg_" + key] = value
+  if use_user_config:
+    # save metadata of multiple datasets
+    # NOTE: pack "ss_datasets" value as json one time
+    #   or should also pack nested collections as json?
+    datasets_metadata = []
+    tag_frequency = {}                    # merge tag frequency for metadata editor
+    dataset_dirs_info = {}                # merge subset dirs for metadata editor
 
+    for dataset in train_dataset_group.datasets:
+      is_dreambooth_dataset = isinstance(dataset, DreamBoothDataset)
+      dataset_metadata = {
+          "is_dreambooth": is_dreambooth_dataset,
+          "batch_size_per_device": dataset.batch_size,
+          "num_train_images": dataset.num_train_images,          # includes repeating
+          "num_reg_images": dataset.num_reg_images,
+          "resolution": (dataset.width, dataset.height),
+          "enable_bucket": bool(dataset.enable_bucket),
+          "min_bucket_reso": dataset.min_bucket_reso,
+          "max_bucket_reso": dataset.max_bucket_reso,
+          "tag_frequency": dataset.tag_frequency,
+          "bucket_info": dataset.bucket_info,
+      }
+
+      subsets_metadata = []
+      for subset in dataset.subsets:
+        subset_metadata = {
+            "img_count": subset.img_count,
+            "num_repeats": subset.num_repeats,
+            "color_aug": bool(subset.color_aug),
+            "flip_aug": bool(subset.flip_aug),
+            "random_crop": bool(subset.random_crop),
+            "shuffle_caption": bool(subset.shuffle_caption),
+            "keep_tokens": subset.keep_tokens,
+        }
+
+        image_dir_or_metadata_file = None
+        if subset.image_dir:
+          image_dir = os.path.basename(subset.image_dir)
+          subset_metadata["image_dir"] = image_dir
+          image_dir_or_metadata_file = image_dir
+
+        if is_dreambooth_dataset:
+          subset_metadata["class_tokens"] = subset.class_tokens
+          subset_metadata["is_reg"] = subset.is_reg
+          if subset.is_reg:
+            image_dir_or_metadata_file = None                    # not merging reg dataset
+        else:
+          metadata_file = os.path.basename(subset.metadata_file)
+          subset_metadata["metadata_file"] = metadata_file
+          image_dir_or_metadata_file = metadata_file           # may overwrite
+
+        subsets_metadata.append(subset_metadata)
+
+        # merge dataset dir: not reg subset only
+        # TODO update additional-network extension to show detailed dataset config from metadata
+        if image_dir_or_metadata_file is not None:
+          # datasets may have a certain dir multiple times
+          v = image_dir_or_metadata_file
+          i = 2
+          while v in dataset_dirs_info:
+            v = image_dir_or_metadata_file + f" ({i})"
+            i += 1
+          image_dir_or_metadata_file = v
+
+          dataset_dirs_info[image_dir_or_metadata_file] = {
+              "n_repeats": subset.num_repeats,
+              "img_count": subset.img_count
+          }
+
+      dataset_metadata["subsets"] = subsets_metadata
+      datasets_metadata.append(dataset_metadata)
+
+      # merge tag frequency:
+      for ds_dir_name, ds_freq_for_dir in dataset.tag_frequency.items():
+        # あるディレクトリが複数のdatasetで使用されている場合、一度だけ数える
+        # もともと繰り返し回数を指定しているので、キャプション内でのタグの出現回数と、それが学習で何度使われるかは一致しない
+        # なので、ここで複数datasetの回数を合算してもあまり意味はない
+        if ds_dir_name in tag_frequency:
+          continue
+        tag_frequency[ds_dir_name] = ds_freq_for_dir
+
+    metadata["ss_datasets"] = json.dumps(datasets_metadata)
+    metadata["ss_tag_frequency"] = json.dumps(tag_frequency)
+    metadata["ss_dataset_dirs"] = json.dumps(dataset_dirs_info)
+  else:
+    # conserving backward compatibility when using train_dataset_dir and reg_dataset_dir
+    assert len(
+        train_dataset_group.datasets) == 1, f"There should be a single dataset but {len(train_dataset_group.datasets)} found. This seems to be a bug. / データセットは1個だけ存在するはずですが、実際には{len(train_dataset_group.datasets)}個でした。プログラムのバグかもしれません。"
+
+    dataset = train_dataset_group.datasets[0]
+
+    dataset_dirs_info = {}
+    reg_dataset_dirs_info = {}
+    if use_dreambooth_method:
+      for subset in dataset.subsets:
+        info = reg_dataset_dirs_info if subset.is_reg else dataset_dirs_info
+        info[os.path.basename(subset.image_dir)] = {
+            "n_repeats": subset.num_repeats,
+            "img_count": subset.img_count
+        }
+    else:
+      for subset in dataset.subsets:
+        dataset_dirs_info[os.path.basename(subset.metadata_file)] = {
+            "n_repeats": subset.num_repeats,
+            "img_count": subset.img_count
+        }
+
+    metadata.update({
+        "ss_batch_size_per_device": args.train_batch_size,
+        "ss_total_batch_size": total_batch_size,
+        "ss_resolution": args.resolution,
+        "ss_color_aug": bool(args.color_aug),
+        "ss_flip_aug": bool(args.flip_aug),
+        "ss_random_crop": bool(args.random_crop),
+        "ss_shuffle_caption": bool(args.shuffle_caption),
+        "ss_enable_bucket": bool(dataset.enable_bucket),
+        "ss_bucket_no_upscale": bool(dataset.bucket_no_upscale),
+        "ss_min_bucket_reso": dataset.min_bucket_reso,
+        "ss_max_bucket_reso": dataset.max_bucket_reso,
+        "ss_keep_tokens": args.keep_tokens,
+        "ss_dataset_dirs": json.dumps(dataset_dirs_info),
+        "ss_reg_dataset_dirs": json.dumps(reg_dataset_dirs_info),
+        "ss_tag_frequency": json.dumps(dataset.tag_frequency),
+        "ss_bucket_info": json.dumps(dataset.bucket_info),
+    })
+
+  # add extra args
+  if args.network_args:
+    metadata["ss_network_args"] = json.dumps(net_kwargs)
+    # for key, value in net_kwargs.items():
+    #   metadata["ss_arg_" + key] = value
+
+  # model name and hash
   if args.pretrained_model_name_or_path is not None:
     sd_model_name = args.pretrained_model_name_or_path
     if os.path.exists(sd_model_name):
@@ -319,6 +458,13 @@ def train(args):
 
   metadata = {k: str(v) for k, v in metadata.items()}
 
+  # make minimum metadata for filtering
+  minimum_keys = ["ss_network_module", "ss_network_dim", "ss_network_alpha", "ss_network_args"]
+  minimum_metadata = {}
+  for key in minimum_keys:
+    if key in metadata:
+      minimum_metadata[key] = metadata[key]
+
   progress_bar = tqdm(range(args.max_train_steps), smoothing=0, disable=not accelerator.is_local_main_process, desc="steps")
   global_step = 0
 
@@ -331,8 +477,9 @@ def train(args):
   loss_list = []
   loss_total = 0.0
   for epoch in range(num_train_epochs):
-    print(f"epoch {epoch+1}/{num_train_epochs}")
-    train_dataset.set_current_epoch(epoch + 1)
+    if is_main_process:
+      print(f"epoch {epoch+1}/{num_train_epochs}")
+    train_dataset_group.set_current_epoch(epoch + 1)
 
     metadata["ss_epoch"] = str(epoch+1)
 
@@ -400,6 +547,8 @@ def train(args):
         progress_bar.update(1)
         global_step += 1
 
+        train_util.sample_images(accelerator, args, None, global_step, accelerator.device, vae, tokenizer, text_encoder, unet)
+
       current_loss = loss.detach().item()
       if epoch == 0:
         loss_list.append(current_loss)
@@ -432,7 +581,7 @@ def train(args):
         ckpt_file = os.path.join(args.output_dir, ckpt_name)
         metadata["ss_training_finished_at"] = str(time.time())
         print(f"saving checkpoint: {ckpt_file}")
-        unwrap_model(network).save_weights(ckpt_file, save_dtype, None if args.no_metadata else metadata)
+        unwrap_model(network).save_weights(ckpt_file, save_dtype, minimum_metadata if args.no_metadata else metadata)
 
       def remove_old_func(old_epoch_no):
         old_ckpt_name = train_util.EPOCH_FILE_NAME.format(model_name, old_epoch_no) + '.' + args.save_model_as
@@ -441,16 +590,18 @@ def train(args):
           print(f"removing old checkpoint: {old_ckpt_file}")
           os.remove(old_ckpt_file)
 
-      saving = train_util.save_on_epoch_end(args, save_func, remove_old_func, epoch + 1, num_train_epochs)
-      if saving and args.save_state:
-        train_util.save_state_on_epoch_end(args, accelerator, model_name, epoch + 1)
+      if is_main_process:
+        saving = train_util.save_on_epoch_end(args, save_func, remove_old_func, epoch + 1, num_train_epochs)
+        if saving and args.save_state:
+          train_util.save_state_on_epoch_end(args, accelerator, model_name, epoch + 1)
+
+    train_util.sample_images(accelerator, args, epoch + 1, global_step, accelerator.device, vae, tokenizer, text_encoder, unet)
 
     # end of epoch
 
   metadata["ss_epoch"] = str(num_train_epochs)
   metadata["ss_training_finished_at"] = str(time.time())
 
-  is_main_process = accelerator.is_main_process
   if is_main_process:
     network = unwrap_model(network)
 
@@ -469,7 +620,7 @@ def train(args):
     ckpt_file = os.path.join(args.output_dir, ckpt_name)
 
     print(f"save trained model to {ckpt_file}")
-    network.save_weights(ckpt_file, save_dtype, None if args.no_metadata else metadata)
+    network.save_weights(ckpt_file, save_dtype, minimum_metadata if args.no_metadata else metadata)
     print("model saved.")
 
 
@@ -480,6 +631,7 @@ if __name__ == '__main__':
   train_util.add_dataset_arguments(parser, True, True, True)
   train_util.add_training_arguments(parser, True)
   train_util.add_optimizer_arguments(parser)
+  config_util.add_config_arguments(parser)
 
   parser.add_argument("--no_metadata", action='store_true', help="do not save metadata in output model / メタデータを出力先モデルに保存しない")
   parser.add_argument("--save_model_as", type=str, default="safetensors", choices=[None, "ckpt", "pt", "safetensors"],

train_network_README-ja.md

@@ -1,118 +1,103 @@
-## LoRAの学習について
+# LoRAの学習について
 
 [LoRA: Low-Rank Adaptation of Large Language Models](https://arxiv.org/abs/2106.09685)（arxiv）、[LoRA](https://github.com/microsoft/LoRA)（github）をStable Diffusionに適用したものです。
 
 [cloneofsimo氏のリポジトリ](https://github.com/cloneofsimo/lora)を大いに参考にさせていただきました。ありがとうございます。
 
+通常のLoRAは Linear およぴカーネルサイズ 1x1 の Conv2d にのみ適用されますが、カーネルサイズ 3x3 のConv2dに適用を拡大することもできます。
+
+Conv2d 3x3への拡大は [cloneofsimo氏](https://github.com/cloneofsimo/lora) が最初にリリースし、KohakuBlueleaf氏が [LoCon](https://github.com/KohakuBlueleaf/LoCon) でその有効性を明らかにしたものです。KohakuBlueleaf氏に深く感謝します。
+
 8GB VRAMでもぎりぎり動作するようです。
 
+[学習についての共通ドキュメント](./train_README-ja.md) もあわせてご覧ください。
+
 ## 学習したモデルに関する注意
 
 cloneofsimo氏のリポジトリ、およびd8ahazard氏の[Dreambooth Extension for Stable-Diffusion-WebUI](https://github.com/d8ahazard/sd_dreambooth_extension)とは、現時点では互換性がありません。いくつかの機能拡張を行っているためです（後述）。
 
 WebUI等で画像生成する場合には、学習したLoRAのモデルを学習元のStable Diffusionのモデルにこのリポジトリ内のスクリプトであらかじめマージしておくか、こちらの[WebUI用extension](https://github.com/kohya-ss/sd-webui-additional-networks)を使ってください。
 
-## 学習方法
+# 学習の手順
 
-train_network.pyを用います。
+あらかじめこのリポジトリのREADMEを参照し、環境整備を行ってください。
 
-DreamBoothの手法（identifier（sksなど）とclass、オプションで正則化画像を用いる）と、キャプションを用いるfine tuningの手法の両方で学習できます。
+## データの準備
 
-どちらの方法も既存のスクリプトとほぼ同じ方法で学習できます。異なる点については後述します。
+[学習データの準備について](./train_README-ja.md) を参照してください。
 
-### DreamBoothの手法を用いる場合
 
-[DreamBoothのガイド](./train_db_README-ja.md) を参照してデータを用意してください。
+## 学習の実行
 
-学習するとき、train_db.pyの代わりにtrain_network.pyを指定してください。そして「LoRAの学習のためのオプション」にあるようにLoRA関連のオプション（``network_dim``や``network_alpha``など）を追加してください。
+`train_network.py`を用います。
 
-ほぼすべてのオプション（Stable Diffusionのモデル保存関係を除く）が使えますが、stop_text_encoder_trainingはサポートしていません。
-
-### キャプションを用いる場合
-
-[fine-tuningのガイド](./fine_tune_README_ja.md) を参照し、各手順を実行してください。
-
-学習するとき、fine_tune.pyの代わりにtrain_network.pyを指定してください。ほぼすべてのオプション（モデル保存関係を除く）がそのまま使えます。そして「LoRAの学習のためのオプション」にあるようにLoRA関連のオプション（``network_dim``や``network_alpha``など）を追加してください。
-
-なお「latentsの事前取得」は行わなくても動作します。VAEから学習時（またはキャッシュ時）にlatentを取得するため学習速度は遅くなりますが、代わりにcolor_augが使えるようになります。
-
-### LoRAの学習のためのオプション
-
-train_network.pyでは--network_moduleオプションに、学習対象のモジュール名を指定します。LoRAに対応するのはnetwork.loraとなりますので、それを指定してください。
+`train_network.py`では `--network_module` オプションに、学習対象のモジュール名を指定します。LoRAに対応するのはnetwork.loraとなりますので、それを指定してください。
 
 なお学習率は通常のDreamBoothやfine tuningよりも高めの、1e-4程度を指定するとよいようです。
 
-以下はコマンドラインの例です（DreamBooth手法）。
+以下はコマンドラインの例です。
 
 ```
 accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 train_network.py 
-    --pretrained_model_name_or_path=..\models\model.ckpt 
-    --train_data_dir=..\data\db\char1 --output_dir=..\lora_train1 
-    --reg_data_dir=..\data\db\reg1 --prior_loss_weight=1.0 
-    --resolution=448,640 --train_batch_size=1 --learning_rate=1e-4 
-    --max_train_steps=400 --optimizer_type=AdamW8bit --xformers --mixed_precision=fp16 
-    --save_every_n_epochs=1 --save_model_as=safetensors --clip_skip=2 --seed=42 --color_aug 
+    --pretrained_model_name_or_path=<.ckptまたは.safetensordまたはDiffusers版モデルのディレクトリ> 
+    --dataset_config=<データ準備で作成した.tomlファイル> 
+    --output_dir=<学習したモデルの出力先フォルダ>  
+    --output_name=<学習したモデル出力時のファイル名> 
+    --save_model_as=safetensors 
+    --prior_loss_weight=1.0 
+    --max_train_steps=400 
+    --learning_rate=1e-4 
+    --optimizer_type="AdamW8bit" 
+    --xformers 
+    --mixed_precision="fp16" 
+    --cache_latents 
+    --gradient_checkpointing
+    --save_every_n_epochs=1 
     --network_module=networks.lora
 ```
 
-（2023/2/22:オプティマイザの指定方法が変わりました。[こちら](#オプティマイザの指定について）をご覧ください。）
-
---output_dirオプションで指定したフォルダに、LoRAのモデルが保存されます。
+`--output_dir` オプションで指定したフォルダに、LoRAのモデルが保存されます。他のオプション、オプティマイザ等については [学習の共通ドキュメント](./train_README-ja.md) の「よく使われるオプション」も参照してください。
 
 その他、以下のオプションが指定できます。
 
-* --network_dim
+* `--network_dim`
   * LoRAのRANKを指定します（``--networkdim=4``など）。省略時は4になります。数が多いほど表現力は増しますが、学習に必要なメモリ、時間は増えます。また闇雲に増やしても良くないようです。
-* --network_alpha
+* `--network_alpha`
   *  アンダーフローを防ぎ安定して学習するための ``alpha`` 値を指定します。デフォルトは1です。``network_dim``と同じ値を指定すると以前のバージョンと同じ動作になります。
-* --network_weights
+* `--persistent_data_loader_workers`
+  * Windows環境で指定するとエポック間の待ち時間が大幅に短縮されます。
+* `--max_data_loader_n_workers`
+  * データ読み込みのプロセス数を指定します。プロセス数が多いとデータ読み込みが速くなりGPUを効率的に利用できますが、メインメモリを消費します。デフォルトは「`8` または `CPU同時実行スレッド数-1` の小さいほう」なので、メインメモリに余裕がない場合や、GPU使用率が90%程度以上なら、それらの数値を見ながら `2` または `1` 程度まで下げてください。
+* `--network_weights`
   * 学習前に学習済みのLoRAの重みを読み込み、そこから追加で学習します。
-* --network_train_unet_only
+* `--network_train_unet_only`
   * U-Netに関連するLoRAモジュールのみ有効とします。fine tuning的な学習で指定するとよいかもしれません。
-* --network_train_text_encoder_only
+* `--network_train_text_encoder_only`
   * Text Encoderに関連するLoRAモジュールのみ有効とします。Textual Inversion的な効果が期待できるかもしれません。
-* --unet_lr
+* `--unet_lr`
   * U-Netに関連するLoRAモジュールに、通常の学習率（--learning_rateオプションで指定）とは異なる学習率を使う時に指定します。
-* --text_encoder_lr
+* `--text_encoder_lr`
   * Text Encoderに関連するLoRAモジュールに、通常の学習率（--learning_rateオプションで指定）とは異なる学習率を使う時に指定します。Text Encoderのほうを若干低めの学習率（5e-5など）にしたほうが良い、という話もあるようです。
+* `--network_args`
+  * 複数の引数を指定できます。後述します。
 
---network_train_unet_onlyと--network_train_text_encoder_onlyの両方とも未指定時（デフォルト）はText EncoderとU-Netの両方のLoRAモジュールを有効にします。
+`--network_train_unet_only` と `--network_train_text_encoder_only` の両方とも未指定時（デフォルト）はText EncoderとU-Netの両方のLoRAモジュールを有効にします。
 
-## オプティマイザの指定について
+## LoRA を Conv2d に拡大して適用する
 
---optimizer_type オプションでオプティマイザの種類を指定します。以下が指定できます。
+通常のLoRAは Linear およぴカーネルサイズ 1x1 の Conv2d にのみ適用されますが、カーネルサイズ 3x3 のConv2dに適用を拡大することもできます。
 
-- AdamW : [torch.optim.AdamW](https://pytorch.org/docs/stable/generated/torch.optim.AdamW.html)
-  - 過去のバージョンのオプション未指定時と同じ
-- AdamW8bit : 引数は同上
-  - 過去のバージョンの--use_8bit_adam指定時と同じ
-- Lion : https://github.com/lucidrains/lion-pytorch
-  - 過去のバージョンの--use_lion_optimizer指定時と同じ
-- SGDNesterov : [torch.optim.SGD](https://pytorch.org/docs/stable/generated/torch.optim.SGD.html), nesterov=True
-- SGDNesterov8bit : 引数は同上
-- DAdaptation : https://github.com/facebookresearch/dadaptation
-- AdaFactor : [Transformers AdaFactor](https://huggingface.co/docs/transformers/main_classes/optimizer_schedules)
-- 任意のオプティマイザ
+`--network_args` に以下のように指定してください。`conv_dim` で Conv2d (3x3) の rank を、`conv_alpha` で alpha を指定してください。
 
-オプティマイザのオプション引数は--optimizer_argsオプションで指定してください。key=valueの形式で、複数の値が指定できます。また、valueはカンマ区切りで複数の値が指定できます。たとえばAdamWオプティマイザに引数を指定する場合は、``--optimizer_args weight_decay=0.01 betas=.9,.999``のようになります。
+```
+--network_args "conv_dim=1" "conv_alpha=1"
+```
 
-オプション引数を指定する場合は、それぞれのオプティマイザの仕様をご確認ください。
+以下のように alpha 省略時は1になります。
 
-一部のオプティマイザでは必須の引数があり、省略すると自動的に追加されます（SGDNesterovのmomentumなど）。コンソールの出力を確認してください。
-
-D-Adaptationオプティマイザは学習率を自動調整します。学習率のオプションに指定した値は学習率そのものではなくD-Adaptationが決定した学習率の適用率になりますので、通常は1.0を指定してください。Text EncoderにU-Netの半分の学習率を指定したい場合は、``--text_encoder_lr=0.5 --unet_lr=1.0``と指定します。
-
-AdaFactorオプティマイザはrelative_step=Trueを指定すると学習率を自動調整できます（省略時はデフォルトで追加されます）。自動調整する場合は学習率のスケジューラにはadafactor_schedulerが強制的に使用されます。またscale_parameterとwarmup_initを指定するとよいようです。
-
-自動調整する場合のオプション指定はたとえば ``--optimizer_args "relative_step=True" "scale_parameter=True" "warmup_init=True"`` のようになります。
-
-学習率を自動調整しない場合はオプション引数 ``relative_step=False`` を追加してください。その場合、学習率のスケジューラにはconstant_with_warmupが、また勾配のclip normをしないことが推奨されているようです。そのため引数は ``--optimizer_type=adafactor --optimizer_args "relative_step=False" --lr_scheduler="constant_with_warmup" --max_grad_norm=0.0`` のようになります。
-
-### 任意のオプティマイザを使う
-
-``torch.optim`` のオプティマイザを使う場合にはクラス名のみを（``--optimizer_type=RMSprop``など）、他のモジュールのオプティマイザを使う時は「モジュール名.クラス名」を指定してください（``--optimizer_type=bitsandbytes.optim.lamb.LAMB``など）。
-
-（内部でimportlibしているだけで動作は未確認です。必要ならパッケージをインストールしてください。）
+```
+--network_args "conv_dim=1"
+```
 
 ## マージスクリプトについて
 
@@ -176,6 +161,27 @@ v1で学習したLoRAとv2で学習したLoRA、rank（次元数）や``alpha``
 * save_precision
   * モデル保存時の精度をfloat、fp16、bf16から指定できます。省略時はprecisionと同じ精度になります。
 
+
+## 複数のrankが異なるLoRAのモデルをマージする
+
+複数のLoRAをひとつのLoRAで近似します（完全な再現はできません）。`svd_merge_lora.py`を用います。たとえば以下のようなコマンドラインになります。
+
+```
+python networks\svd_merge_lora.py 
+    --save_to ..\lora_train1\model-char1-style1-merged.safetensors 
+    --models ..\lora_train1\last.safetensors ..\lora_train2\last.safetensors 
+    --ratios 0.6 0.4 --new_rank 32 --device cuda
+```
+
+`merge_lora.py` と主なオプションは同一です。以下のオプションが追加されています。
+
+- `--new_rank`
+  - 作成するLoRAのrankを指定します。
+- `--new_conv_rank`
+  - 作成する Conv2d 3x3 LoRA の rank を指定します。省略時は `new_rank` と同じになります。
+- `--device`
+  - `--device cuda`としてcudaを指定すると計算をGPU上で行います。処理が速くなります。
+
 ## 当リポジトリ内の画像生成スクリプトで生成する
 
 gen_img_diffusers.pyに、--network_module、--network_weightsの各オプションを追加してください。意味は学習時と同様です。
@@ -209,12 +215,14 @@ Text Encoderが二つのモデルで同じ場合にはLoRAはU-NetのみのLoRA
 
 ### その他のオプション
 
-- --v2
+- `--v2`
   - v2.xのStable Diffusionモデルを使う場合に指定してください。
-- --device
+- `--device`
   - ``--device cuda``としてcudaを指定すると計算をGPU上で行います。処理が速くなります（CPUでもそこまで遅くないため、せいぜい倍～数倍程度のようです）。
-- --save_precision
+- `--save_precision`
   - LoRAの保存形式を"float", "fp16", "bf16"から指定します。省略時はfloatになります。
+- `--conv_dim`
+  - 指定するとLoRAの適用範囲を Conv2d 3x3 へ拡大します。Conv2d 3x3 の rank を指定します。
 
 ## 画像リサイズスクリプト
 
@@ -252,7 +260,7 @@ python tools\resize_images_to_resolution.py --max_resolution 512x512,384x384,256
 
 ### cloneofsimo氏のリポジトリとの違い
 
-12/25時点では、当リポジトリはLoRAの適用個所をText EncoderのMLP、U-NetのFFN、Transformerのin/out projectionに拡大し、表現力が増しています。ただその代わりメモリ使用量は増え、8GBぎりぎりになりました。
+2022/12/25時点では、当リポジトリはLoRAの適用個所をText EncoderのMLP、U-NetのFFN、Transformerのin/out projectionに拡大し、表現力が増しています。ただその代わりメモリ使用量は増え、8GBぎりぎりになりました。
 
 またモジュール入れ替え機構は全く異なります。
 

train_textual_inversion.py

@@ -11,7 +11,11 @@ import diffusers
 from diffusers import DDPMScheduler
 
 import library.train_util as train_util
-from library.train_util import DreamBoothDataset, FineTuningDataset
+import library.config_util as config_util
+from library.config_util import (
+  ConfigSanitizer,
+  BlueprintGenerator,
+)
 
 imagenet_templates_small = [
     "a photo of a {}",
@@ -79,7 +83,6 @@ def train(args):
   train_util.prepare_dataset_args(args, True)
 
   cache_latents = args.cache_latents
-  use_dreambooth_method = args.in_json is None
 
   if args.seed is not None:
     set_seed(args.seed)
@@ -139,21 +142,35 @@ def train(args):
   print(f"create embeddings for {args.num_vectors_per_token} tokens, for {args.token_string}")
 
   # データセットを準備する
-  if use_dreambooth_method:
-    print("Use DreamBooth method.")
-    train_dataset = DreamBoothDataset(args.train_batch_size, args.train_data_dir, args.reg_data_dir,
-                                      tokenizer, args.max_token_length, args.caption_extension, args.shuffle_caption, args.keep_tokens,
-                                      args.resolution, args.enable_bucket, args.min_bucket_reso, args.max_bucket_reso,
-                                      args.bucket_reso_steps, args.bucket_no_upscale,
-                                      args.prior_loss_weight, args.flip_aug, args.color_aug, args.face_crop_aug_range, args.random_crop, args.debug_dataset)
+  blueprint_generator = BlueprintGenerator(ConfigSanitizer(True, True, False))
+  if args.dataset_config is not None:
+    print(f"Load dataset config from {args.dataset_config}")
+    user_config = config_util.load_user_config(args.dataset_config)
+    ignored = ["train_data_dir", "reg_data_dir", "in_json"]
+    if any(getattr(args, attr) is not None for attr in ignored):
+      print("ignore following options because config file is found: {0} / 設定ファイルが利用されるため以下のオプションは無視されます: {0}".format(', '.join(ignored)))
   else:
-    print("Train with captions.")
-    train_dataset = FineTuningDataset(args.in_json, args.train_batch_size, args.train_data_dir,
-                                      tokenizer, args.max_token_length, args.shuffle_caption, args.keep_tokens,
-                                      args.resolution, args.enable_bucket, args.min_bucket_reso, args.max_bucket_reso,
-                                      args.bucket_reso_steps, args.bucket_no_upscale,
-                                      args.flip_aug, args.color_aug, args.face_crop_aug_range, args.random_crop,
-                                      args.dataset_repeats, args.debug_dataset)
+    use_dreambooth_method = args.in_json is None
+    if use_dreambooth_method:
+      print("Use DreamBooth method.")
+      user_config = {
+        "datasets": [{
+          "subsets": config_util.generate_dreambooth_subsets_config_by_subdirs(args.train_data_dir, args.reg_data_dir)
+        }]
+      }
+    else:
+      print("Train with captions.")
+      user_config = {
+        "datasets": [{
+          "subsets": [{
+            "image_dir": args.train_data_dir,
+            "metadata_file": args.in_json,
+          }]
+        }]
+      }
+
+  blueprint = blueprint_generator.generate(user_config, args, tokenizer=tokenizer)
+  train_dataset_group = config_util.generate_dataset_group_by_blueprint(blueprint.dataset_group)
 
   # make captions: tokenstring tokenstring1 tokenstring2 ...tokenstringn という文字列に書き換える超乱暴な実装
   if use_template:
@@ -163,20 +180,30 @@ def train(args):
     captions = []
     for tmpl in templates:
       captions.append(tmpl.format(replace_to))
-    train_dataset.add_replacement("", captions)
-  elif args.num_vectors_per_token > 1:
-    replace_to = " ".join(token_strings)
-    train_dataset.add_replacement(args.token_string, replace_to)
+    train_dataset_group.add_replacement("", captions)
 
-  train_dataset.make_buckets()
+    if args.num_vectors_per_token > 1:
+      prompt_replacement = (args.token_string, replace_to)
+    else:
+      prompt_replacement = None
+  else:
+    if args.num_vectors_per_token > 1:
+      replace_to = " ".join(token_strings)
+      train_dataset_group.add_replacement(args.token_string, replace_to)
+      prompt_replacement = (args.token_string, replace_to)
+    else:
+      prompt_replacement = None
 
   if args.debug_dataset:
-    train_util.debug_dataset(train_dataset, show_input_ids=True)
+    train_util.debug_dataset(train_dataset_group, show_input_ids=True)
     return
-  if len(train_dataset) == 0:
+  if len(train_dataset_group) == 0:
     print("No data found. Please verify arguments / 画像がありません。引数指定を確認してください")
     return
 
+  if cache_latents:
+    assert train_dataset_group.is_latent_cacheable(), "when caching latents, either color_aug or random_crop cannot be used / latentをキャッシュするときはcolor_augとrandom_cropは使えません"
+
   # モデルに xformers とか memory efficient attention を組み込む
   train_util.replace_unet_modules(unet, args.mem_eff_attn, args.xformers)
 
@@ -186,7 +213,7 @@ def train(args):
     vae.requires_grad_(False)
     vae.eval()
     with torch.no_grad():
-      train_dataset.cache_latents(vae)
+      train_dataset_group.cache_latents(vae)
     vae.to("cpu")
     if torch.cuda.is_available():
       torch.cuda.empty_cache()
@@ -205,7 +232,7 @@ def train(args):
   # DataLoaderのプロセス数：0はメインプロセスになる
   n_workers = min(args.max_data_loader_n_workers, os.cpu_count() - 1)      # cpu_count-1 ただし最大で指定された数まで
   train_dataloader = torch.utils.data.DataLoader(
-      train_dataset, batch_size=1, shuffle=False, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
+      train_dataset_group, batch_size=1, shuffle=True, collate_fn=collate_fn, num_workers=n_workers, persistent_workers=args.persistent_data_loader_workers)
 
   # 学習ステップ数を計算する
   if args.max_train_epochs is not None:
@@ -263,8 +290,8 @@ def train(args):
   # 学習する
   total_batch_size = args.train_batch_size * accelerator.num_processes * args.gradient_accumulation_steps
   print("running training / 学習開始")
-  print(f"  num train images * repeats / 学習画像の数×繰り返し回数: {train_dataset.num_train_images}")
-  print(f"  num reg images / 正則化画像の数: {train_dataset.num_reg_images}")
+  print(f"  num train images * repeats / 学習画像の数×繰り返し回数: {train_dataset_group.num_train_images}")
+  print(f"  num reg images / 正則化画像の数: {train_dataset_group.num_reg_images}")
   print(f"  num batches per epoch / 1epochのバッチ数: {len(train_dataloader)}")
   print(f"  num epochs / epoch数: {num_train_epochs}")
   print(f"  batch size per device / バッチサイズ: {args.train_batch_size}")
@@ -283,12 +310,11 @@ def train(args):
 
   for epoch in range(num_train_epochs):
     print(f"epoch {epoch+1}/{num_train_epochs}")
-    train_dataset.set_current_epoch(epoch + 1)
+    train_dataset_group.set_current_epoch(epoch + 1)
 
     text_encoder.train()
 
     loss_total = 0
-    bef_epo_embs = unwrap_model(text_encoder).get_input_embeddings().weight[token_ids].data.detach().clone()
     for step, batch in enumerate(train_dataloader):
       with accelerator.accumulate(text_encoder):
         with torch.no_grad():
@@ -354,6 +380,9 @@ def train(args):
         progress_bar.update(1)
         global_step += 1
 
+        train_util.sample_images(accelerator, args, None, global_step, accelerator.device,
+                                 vae, tokenizer, text_encoder, unet, prompt_replacement)
+
       current_loss = loss.detach().item()
       if args.logging_dir is not None:
         logs = {"loss": current_loss, "lr": float(lr_scheduler.get_last_lr()[0])}
@@ -376,8 +405,6 @@ def train(args):
     accelerator.wait_for_everyone()
 
     updated_embs = unwrap_model(text_encoder).get_input_embeddings().weight[token_ids].data.detach().clone()
-    # d = updated_embs - bef_epo_embs
-    # print(bef_epo_embs.size(), updated_embs.size(), d.mean(), d.min())
 
     if args.save_every_n_epochs is not None:
       model_name = train_util.DEFAULT_EPOCH_NAME if args.output_name is None else args.output_name
@@ -399,6 +426,9 @@ def train(args):
       if saving and args.save_state:
         train_util.save_state_on_epoch_end(args, accelerator, model_name, epoch + 1)
 
+    train_util.sample_images(accelerator, args, epoch + 1, global_step, accelerator.device,
+                             vae, tokenizer, text_encoder, unet, prompt_replacement)
+
     # end of epoch
 
   is_main_process = accelerator.is_main_process
@@ -474,6 +504,7 @@ if __name__ == '__main__':
   train_util.add_dataset_arguments(parser, True, True, False)
   train_util.add_training_arguments(parser, True)
   train_util.add_optimizer_arguments(parser)
+  config_util.add_config_arguments(parser)
 
   parser.add_argument("--save_model_as", type=str, default="pt", choices=[None, "ckpt", "pt", "safetensors"],
                       help="format to save the model (default is .pt) / モデル保存時の形式（デフォルトはpt）")

train_ti_README-ja.md

@@ -1,32 +1,41 @@
-## Textual Inversionの学習について
+[Textual Inversion](https://textual-inversion.github.io/) の学習についての説明です。
 
-[Textual Inversion](https://textual-inversion.github.io/)です。実装に当たっては https://github.com/huggingface/diffusers/tree/main/examples/textual_inversion を大いに参考にしました。
+[学習についての共通ドキュメント](./train_README-ja.md) もあわせてご覧ください。
 
-学習したモデルはWeb UIでもそのまま使えます。
+実装に当たっては https://github.com/huggingface/diffusers/tree/main/examples/textual_inversion を大いに参考にしました。
 
-なお恐らくSD2.xにも対応していますが現時点では未テストです。
+学習したモデルはWeb UIでもそのまま使えます。なお恐らくSD2.xにも対応していますが現時点では未テストです。
 
-## 学習方法
+# 学習の手順
 
-``train_textual_inversion.py`` を用います。
+あらかじめこのリポジトリのREADMEを参照し、環境整備を行ってください。
 
-データの準備については ``train_network.py`` と全く同じですので、[そちらのドキュメント](./train_network_README-ja.md)を参照してください。
+## データの準備
 
-## オプション
+[学習データの準備について](./train_README-ja.md) を参照してください。
 
-以下はコマンドラインの例です（DreamBooth手法）。
+## 学習の実行
+
+``train_textual_inversion.py`` を用います。以下はコマンドラインの例です（DreamBooth手法）。
 
 ```
 accelerate launch --num_cpu_threads_per_process 1 train_textual_inversion.py 
-    --pretrained_model_name_or_path=..\models\model.ckpt 
-    --train_data_dir=..\data\db\char1 --output_dir=..\ti_train1 
-    --resolution=448,640 --train_batch_size=1 --learning_rate=1e-4 
-    --max_train_steps=400 --use_8bit_adam --xformers --mixed_precision=fp16 
-    --save_every_n_epochs=1 --save_model_as=safetensors --clip_skip=2 --seed=42 --color_aug 
+    --dataset_config=<データ準備で作成した.tomlファイル> 
+    --output_dir=<学習したモデルの出力先フォルダ>  
+    --output_name=<学習したモデル出力時のファイル名> 
+    --save_model_as=safetensors 
+    --prior_loss_weight=1.0 
+    --max_train_steps=1600 
+    --learning_rate=1e-6 
+    --optimizer_type="AdamW8bit" 
+    --xformers 
+    --mixed_precision="fp16" 
+    --cache_latents 
+    --gradient_checkpointing
     --token_string=mychar4 --init_word=cute --num_vectors_per_token=4
 ```
 
-``--token_string`` に学習時のトークン文字列を指定します。__学習時のプロンプトは、この文字列を含むようにしてください（token_stringがmychar4なら、``mychar4 1girl`` など）__。プロンプトのこの文字列の部分が、Textual Inversionの新しいtokenに置換されて学習されます。
+``--token_string`` に学習時のトークン文字列を指定します。__学習時のプロンプトは、この文字列を含むようにしてください（token_stringがmychar4なら、``mychar4 1girl`` など）__。プロンプトのこの文字列の部分が、Textual Inversionの新しいtokenに置換されて学習されます。DreamBooth, class+identifier形式のデータセットとして、`token_string` をトークン文字列にするのが最も簡単で確実です。
 
 プロンプトにトークン文字列が含まれているかどうかは、``--debug_dataset`` で置換後のtoken idが表示されますので、以下のように ``49408`` 以降のtokenが存在するかどうかで確認できます。
 
@@ -47,14 +56,47 @@ tokenizerがすでに持っている単語（一般的な単語）は使用で
 
 ``--num_vectors_per_token`` にいくつのトークンをこの学習で使うかを指定します。多いほうが表現力が増しますが、その分多くのトークンを消費します。たとえばnum_vectors_per_token=8の場合、指定したトークン文字列は（一般的なプロンプトの77トークン制限のうち）8トークンを消費します。
 
+以上がTextual Inversionのための主なオプションです。以降は他の学習スクリプトと同様です。
 
-その他、以下のオプションが指定できます。
+`num_cpu_threads_per_process` には通常は1を指定するとよいようです。
 
-* --weights
+`pretrained_model_name_or_path` に追加学習を行う元となるモデルを指定します。Stable Diffusionのcheckpointファイル（.ckptまたは.safetensors）、Diffusersのローカルディスクにあるモデルディレクトリ、DiffusersのモデルID（"stabilityai/stable-diffusion-2"など）が指定できます。
+
+`output_dir` に学習後のモデルを保存するフォルダを指定します。`output_name` にモデルのファイル名を拡張子を除いて指定します。`save_model_as` でsafetensors形式での保存を指定しています。
+
+`dataset_config` に `.toml` ファイルを指定します。ファイル内でのバッチサイズ指定は、当初はメモリ消費を抑えるために `1` としてください。
+
+学習させるステップ数 `max_train_steps` を10000とします。学習率 `learning_rate` はここでは5e-6を指定しています。
+
+省メモリ化のため `mixed_precision="fp16"` を指定します（RTX30 シリーズ以降では `bf16` も指定できます。環境整備時にaccelerateに行った設定と合わせてください）。また `gradient_checkpointing` を指定します。
+
+オプティマイザ（モデルを学習データにあうように最適化＝学習させるクラス）にメモリ消費の少ない 8bit AdamW を使うため、 `optimizer_type="AdamW8bit"` を指定します。
+
+`xformers` オプションを指定し、xformersのCrossAttentionを用います。xformersをインストールしていない場合やエラーとなる場合（環境にもよりますが `mixed_precision="no"` の場合など）、代わりに `mem_eff_attn` オプションを指定すると省メモリ版CrossAttentionを使用します（速度は遅くなります）。
+
+ある程度メモリがある場合は、`.toml` ファイルを編集してバッチサイズをたとえば `8` くらいに増やしてください（高速化と精度向上の可能性があります）。
+
+### よく使われるオプションについて
+
+以下の場合にはオプションに関するドキュメントを参照してください。
+
+- Stable Diffusion 2.xまたはそこからの派生モデルを学習する
+- clip skipを2以上を前提としたモデルを学習する
+- 75トークンを超えたキャプションで学習する
+
+### Textual Inversionでのバッチサイズについて
+
+モデル全体を学習するDreamBoothやfine tuningに比べてメモリ使用量が少ないため、バッチサイズは大きめにできます。
+
+# Textual Inversionのその他の主なオプション
+
+すべてのオプションについては別文書を参照してください。
+
+* `--weights`
   * 学習前に学習済みのembeddingsを読み込み、そこから追加で学習します。
-* --use_object_template
+* `--use_object_template`
   * キャプションではなく既定の物体用テンプレート文字列（``a photo of a {}``など）で学習します。公式実装と同じになります。キャプションは無視されます。
-* --use_style_template
+* `--use_style_template`
   * キャプションではなく既定のスタイル用テンプレート文字列で学習します（``a painting in the style of {}``など）。公式実装と同じになります。キャプションは無視されます。
 
 ## 当リポジトリ内の画像生成スクリプトで生成する