使用VGG16(perceptual loss)時, 殘差 skip的作用

以下是給你 工程面 + 架構面 + zi2zi 任務特性 的完整分析,讓你能做出是否移除 res_skip(殘差 skip)層的最佳判斷。


結論先講:大部分情況下 不建議移除 res_skip(除非你遇到特定問題)

尤其是你做的是 字型風格轉換(conditional synthesis),而且還用到了 self-attention + VGG16 perceptual loss,殘差 skip 通常是 穩定訓練、保形狀、提升梯度流動 的重要角色。


🔍 更精準的說法:res_skip 是否該移除取決於你遇到什麼問題

✔ 適合保留 res_skip 的情況(多數)

如果你希望:

1. 保留字形結構

字型轉換任務本質上是:
保持字的骨架 → 改變風格(筆觸、粗細、圓角)

殘差支路可幫助:

  • 穩定 U-Net 的 skip connection
  • 保留筆劃位置、粗細、輪廓
  • 減少 generator 生成錯誤筆畫

👉 大部分字型風格遷移論文都有殘差構件(如zi2zi、FUNIT、SRNet)。


2. 避免梯度消失(你的模型很深,有 attention)

你現在的 UNet 是:

  • 非常深(多層 UNet blocks)
  • 使用 PixelShuffle(會擴張通道)
  • 加了 Self-attention(計算量大,梯度再度變深)
  • 配上 VGG perceptual loss(高梯度敏感)

這種設定下:

移除殘差有機會讓梯度更難傳回,使收斂變慢或產生 artifacts


3. 你目前的訓練是穩定的

如果現在訓練:

  • 沒有發散
  • 沒有 mode collapse
  • 風格遷移有成功

那就 不要動它,除非你有目的。


但有兩種情況建議移除或減弱 res_skip


(1)如果你遇到 “風格遷移不足、太依賴 skip connection”

例如:

  • 輸出幾乎跟輸入長一樣
  • 風格換得不夠強(尤其是筆畫 texture、筆端收放)
  • 模型像 identity mapping

👉 這時候殘差、甚至普通 UNet skip 都會干擾風格轉換。

解法:

A. 弱化 skip connection(比較常用)

  • skip 加上一個 conv + norm 去掉高頻細節
  • 或在 skip branch 加 dropout(srnet 用過)

B. 移除局部 res_skip(而不是全移除)

例如只移除最底層 block 的 res_skip,提高抽象風格能力。


(2)如果你 GPU 記憶體嚴重不足、模型速度太慢

你的 generator 有 52M 參數,對 zip2zi 任務來說是偏大的。

res_skip 尤其在多層 attention 會顯著加重:

  • activation memory
  • backward pass cost

👉 如果你想加快訓練、減少 GPU 壓力,可以移掉部分 res_skip

但我會建議:

  • 移掉中間層(不移掉最上、最下層)
  • 或降低 channel(避免 PixelShuffle 變 2048 → 512 的巨大負擔)

📌 你用 VGG16(perceptual loss)時 res_skip 的作用

VGG loss會強調:

  • 輪廓
  • 筆畫一致性
  • 深層特徵(高頻)

這種情況:

如果沒有殘差 skip,UNet 會更依賴 decoder 去重建所有細節
→ 訓練可能變得更不穩、收斂更慢。

所以 加 VGG 的情況下,保留 res_skip 的意義通常更大。


🧪 最具工程價值的建議(不需要你重寫架構)

⭐ 最推薦:

只移除或弱化 attention block 下方的 res_skip

因為 attention block 容易:

  • 破壞 low-level strokes
  • 讓模型更偏向 identity mapping
  • 導致 style 轉換不徹底

如果 res_skip 只在 attention 之後保留,會減少過度還原輸入字形的問題。


✔ 給你一份決策表(快速判斷)

你遇到的問題是否移除 res_skip
字形結構跑掉、扭曲❌不要移除
字型風格改變太弱、像 identity✔可移除部分
訓練不穩、loss 跳動❌保留
GPU 壓力太大✔移除中間層
想讓風格更誇張、差異更大✔減少 skip

🧩 如果你願意,我可以做更多事:

✔ 幫你分析你的 訓練結果 sample
✔ 評估你目前 generator 的 “風格 vs.結構” 平衡
✔ 給你一份 最佳化過的 zi2zi 架構(比你的 52M 小,但效果更好)
✔ 畫出你的 UNet 拓撲結構來分析哪幾層最適合移動

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