近年来，人工智能技术的飞速发展为视频生成领域带来了革命性的变革。从二维视频生成到三维重建，再到如今的四维（3D空间+时间维度）内容生成，技术的边界不断被拓宽。2025年6月，字节跳动旗下PICO-MR团队正式开源了其最新研发的4D视频生成框架——EX-4D。这一框架以其从单目视频生成高质量、多视角4D视频序列的能力，标志着视频生成技术迈向了新的里程碑。本文将深入探讨EX-4D的技术原理、核心创新、应用前景以及其对“世界模型”构建的深远意义。
一、EX-4D的诞生：从单目视频到自由视角的突破在视频生成领域，传统技术在生成多视角视频时面临两大核心难题：一是需要昂贵的多视角相机和数据集进行训练，二是难以处理遮挡区域，导致极端视角下的生成视频出现物体穿帮或细节失真。EX-4D通过创新的深度密闭网格（DW-Mesh）表示和轻量级适配架构，成功跨越了“视角自由”与“物理真实”的双重鸿沟，为行业提供了一种全新的解决方案。 EX-4D的技术核心：
深度密闭网格与遮挡处理EX-4D的成功离不开其核心技术——深度密闭网格（DW-Mesh）和两种创新的mask生成策略。以下是对其技术原理的详细解析：1. 深度密闭网格（DW-Mesh）DW-Mesh是EX-4D框架的核心创新，突破了传统点云表示的局限。传统方法在处理遮挡区域时，往往因缺乏多视角监督而导致生成结果失真。DW-Mesh通过构建全密闭网格结构，精准记录场景中的可见与隐形面片信息，无需多视角数据即可统一处理复杂场景的拓扑结构。
2. 模拟Mask生成策略为了解决多视角训练数据稀缺的问题，EX-4D提出了两种模拟mask生成策略：渲染mask和跟踪mask。这些策略使系统能够仅凭单目视频“脑补”全视角数据，大幅降低数据采集成本。
渲染Mask：渲染mask专注于模拟视角移动下的物体遮挡关系。EX-4D通过构建输入视角的DW-Mesh，并在给定相机轨迹下渲染出不可见区域的mask。形态学膨胀技术进一步去除噪声，确保遮挡逻辑更加真实。
跟踪Mask：跟踪mask则关注保持可见区域的边缘像素一致性。EX-4D利用Cotracker3模型，通过跟踪锚点确保帧间可见部分的一致性，使训练数据更接近真实场景。
这两种策略的结合，使EX-4D能够在无需昂贵多视角相机的情况下，生成高质量的训练数据，为模型的泛化能力提供了坚实基础。3. 轻量级LoRA适配器EX-4D基于预训练的WAN-2.1模型，引入了基于LoRA（Low-Rank Adaptation）的轻量级适配器架构。这一架构将DW-Mesh的几何先验信息融入视频生成过程，在保持计算需求可控的同时，确保了生成视频的几何一致性和帧间连贯性。LoRA适配器的轻量设计不仅提高了训练效率，还显著降低了推理成本，使EX-4D在实际应用中更具可扩展性。
具体而言，EX-4D利用预训练的深度预测模型，将单目视频的每一帧像素投影至3D空间，形成网格顶点，并根据相邻顶点构建网格面片。通过几何关系分析，EX-4D能够标记出前景与背景之间的遮挡面片。例如，当面片的最小角度小于指定阈值或跨度大于指定阈值时，系统可自动提取遮挡区域。这种方法确保了生成视频在极端视角（如±90°）下仍能保持几何一致性和物理真实性。
EX-4D的核心目标是从单一视角（单目）视频生成高质量的4D视频序列，即在保留三维空间信息的基础上，融入时间维度的动态变化。这意味着，用户只需提供一段普通的单目视频，EX-4D便能生成任意视角下的视频内容，极大地降低了内容创作的门槛。无论是沉浸式3D影视、虚拟现实（VR）、增强现实（AR），还是自动驾驶和数字孪生等前沿领域，EX-4D都展现出了巨大的应用潜力.
性能表现：
超越传统方法的标杆EX-4D的性能在多项测试中展现了显著优势。团队使用包含150个网络视频的数据集，通过FID（弗雷歇距离）、FVD（弗雷歇视频距离）和VBench等行业标准指标对模型进行评估。结果显示，EX-4D在各种视角跨度范围内均全面超越现有开源方法，尤其是在接近±90°的极端视角下，性能优势尤为明显。
此外，字节跳动邀请了50位志愿者对EX-4D与其他开源方法的生成效果进行主观评分。高达70.7%的参与者认为，EX-4D在极端视角下的物理一致性远超其他方法。当传统方法在剧烈视角变化中出现物体穿帮或遮挡错乱时，EX-4D能够精准保留物体细节，展现出更高的真实性。
在消融实验中，团队进一步验证了DW-Mesh表示和两种mask生成策略的有效性。实验表明，DW-Mesh对性能的提升最为显著，而渲染mask和跟踪mask的结合为模型训练提供了关键支持。16-rank的LoRA适配器已展现出足够的效率，增加rank仅带来微弱的性能提升，凸显了EX-4D架构的优化程度。
开源与应用：赋能全球开发者2025年7月3日，字节跳动正式将EX-4D全面开源，代码及配套文档已在GitHub平台公开发布，全球开发者可免费获取。这一举措不仅体现了字节跳动对开源社区的承诺，也为沉浸式3D影视、虚拟现实、增强现实等领域提供了坚实的技术基础。EX-4D的应用前景广泛。例如，在影视制作中，EX-4D可将普通单目视频转化为多视角的4D内容，为观众带来沉浸式的观影体验；在虚拟现实和增强现实领域，EX-4D能够生成符合物理规律的动态场景，为用户提供更真实的交互体验；在自动驾驶领域，EX-4D可通过单目视频生成多视角的道路场景，为环境感知和决策提供支持。此外，EX-4D还为数字孪生和元宇宙的构建提供了关键技术支撑，被认为是通向“世界模型”的重要一步。
结语 字节跳动EX-4D的发布与开源，不仅是视频生成领域的重大突破，也是AI技术向“世界模型”迈进的关键一步。通过深度密闭网格、模拟mask生成策略和轻量级LoRA适配器，EX-4D实现了从单目视频到自由视角4D内容的跨越，为沉浸式内容创作和物理世界模拟提供了全新的可能性。其优异的性能、广泛的应用前景以及对开源社区的贡献，使EX-4D成为2025年AI领域的耀眼明星。随着EX-4D技术的普及和进一步优化，我们有理由相信，未来的数字世界将更加真实、可交互，而字节跳动正在以其创新技术引领这一变革的浪潮。
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