【AI大模型前沿】TRELLIS.2：微软开源的40亿参数图像转3D生成模型
TRELLIS.2是一个由微软开发的开源图像转3D生成模型，拥有40亿参数。它能够将单张图片高效地转换为高保真的3D资产，支持从512³到1536³的多分辨率输出。该模型的核心创新在于其“场无关”的O-Voxel表示法，能够稳健地处理复杂拓扑结构，如开放表面、非流形几何和内部封闭结构。此外，TRELLIS.2还支持完整的PBR材质建模，生成的3D模型具有丰富的纹理细节和逼真的材质效果。
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前言
随着人工智能技术的飞速发展，3D生成领域迎来了新的突破。微软开源的TRELLIS.2模型以其高效的图像转3D能力，为3D内容创作带来了革命性的变化。本文将深入探讨TRELLIS.2的技术特点、应用场景以及部署实践。
一、项目概述
TRELLIS.2是一个由微软开发的开源图像转3D生成模型，拥有40亿参数。它能够将单张图片高效地转换为高保真的3D资产，支持从512³到1536³的多分辨率输出。该模型的核心创新在于其“场无关”的O-Voxel表示法，能够稳健地处理复杂拓扑结构，如开放表面、非流形几何和内部封闭结构。此外，TRELLIS.2还支持完整的PBR材质建模，生成的3D模型具有丰富的纹理细节和逼真的材质效果。
二、核心功能
（一）图像到3D生成
TRELLIS.2能够根据输入的图像快速生成高质量的3D模型，适用于从2D图像创建3D资产的场景。用户只需提供一张图片，模型即可在短时间内生成具有复杂拓扑和丰富纹理的3D模型，极大地简化了3D内容创作的流程。
（二）复杂拓扑处理
TRELLIS.2的O-Voxel表示法能够处理复杂的3D结构，包括开放表面、非流形几何和内部封闭结构。这种表示法突破了传统等值面场的限制，支持完整的PBR材质建模，确保生成的3D模型在几何和材质上都具有高保真度。
（三）材质与纹理生成
生成的3D模型支持多种材质属性，如基础颜色、粗糙度、金属度和不透明度等，能够实现照片级真实感渲染。TRELLIS.2不仅生成高质量的几何形状，还能生成与输入图像高度一致的纹理和材质。
（四）多分辨率支持
TRELLIS.2支持从512³到1536³等多种分辨率的3D模型生成。用户可以根据需求选择合适的分辨率，模型在高分辨率下依然能够保持高效的生成速度。
（五）快速渲染与导出
生成的3D模型可以直接用于渲染，并支持导出为GLB等标准3D文件格式。TRELLIS.2结合了CUDA加速的网格处理工具和高效的渲染技术，确保生成的3D模型不仅质量高，而且生成速度快。
三、技术揭秘
（一）O-Voxel表示法
O-Voxel是一种创新的“场无关”稀疏体素结构，它不仅定义了3D空间中的一个个小方块（体素），还为每个小方块精确地绑定了其表面属性和空间关系。O-Voxel的三大突破性设计包括：
- 场依赖的终结：直接、显式地在稀疏的体素网格中编码几何与外观，避免了等值面提取可能带来的拓扑限制和精度损失。
- 几何与外观的统一载体：每个激活的O-Voxel不仅包含其空间坐标，还内嵌了该位置表面的完整PBR材质属性。
- 高效率的双向转换：在单核CPU上，将带纹理的网格转换为O-Voxel表示耗时小于10秒；在CUDA加速下，逆向转换回带纹理的网格仅需小于100毫秒。
（二）稀疏3D VAE编码
TRELLIS.2采用稀疏3D变分自编码器（VAE），通过16倍的空间下采样率将3D资产编码到紧凑的潜在空间中。这种设计使得模型能够高效地处理大规模数据集，并在保持高分辨率的同时显著提升处理效率。
（三）高效渲染与后处理
TRELLIS.2结合CUDA加速的网格处理工具（如CuMesh）和高效的渲染技术，快速生成高质量的3D模型，并支持实时渲染和后处理操作。
四、应用场景
（一）游戏开发
TRELLIS.2在游戏开发中具有巨大的应用潜力。它能够快速生成高质量的3D游戏资产，如角色、道具和场景等，显著提升开发效率并降低制作成本。通过高效的图像到3D生成能力，开发者可以在短时间内创建出复杂的3D模型，加速游戏开发流程，同时保证资产的高质量和逼真度。
（二）影视制作
在影视制作领域，TRELLIS.2可用于创建逼真的3D特效和虚拟场景。其支持复杂材质和纹理的能力，满足影视行业对视觉效果的高要求。无论是复杂的机械结构还是细腻的自然场景，TRELLIS.2都能生成高质量的3D模型，为影视特效制作提供强大的支持。
（三）虚拟现实（VR）和增强现实（AR）
TRELLIS.2能够生成沉浸式的3D环境和物体，增强用户体验。这使其非常适合用于VR和AR应用的开发。通过快速生成高质量的3D资产，开发者可以为用户提供更加逼真和互动的虚拟体验，推动VR和AR技术在教育、娱乐和工业等领域的应用。
（四）建筑设计与可视化
TRELLIS.2可以快速生成建筑模型和室内设计的3D可视化。设计师可以利用该模型快速将设计图纸转化为逼真的3D模型，帮助客户更好地理解和评估设计方案。其高效的生成能力和高质量的输出，使得建筑设计和可视化变得更加高效和直观。
（五）工业设计与产品开发
在工业设计和产品开发中，TRELLIS.2能够创建产品原型的3D模型，加速设计迭代过程。设计师可以快速生成不同版本的3D模型，进行虚拟展示和功能测试，从而缩短产品开发周期，降低开发成本，提高产品的市场竞争力。
（六）教育与培训
TRELLIS.2作为教学工具，可以帮助学生和受训者更好地理解和掌握3D建模、渲染和设计的相关知识和技能。通过直观的3D模型生成和展示，学生可以更快速地学习复杂的概念和技巧，提高学习效果。此外，它还可以用于虚拟实验室和培训模拟，提供更加真实的学习环境。
五、快速使用
以下是基于Hugging Face Spaces的TRELLIS.2部署和使用实践：
（一）环境准备
TRELLIS.2需要在Linux系统上运行，并且需要至少24GB显存的NVIDIA GPU。推荐使用CUDA 12.4版本。
（二）安装步骤
- 克隆TRELLIS.2项目仓库：
git clone -b main https://github.com/microsoft/TRELLIS.2.git --recursive
cd TRELLIS.2
- 安装依赖：
. ./setup.sh --new-env --basic --flash-attn --nvdiffrast --nvdiffrec --cumesh --o-voxel --flexgemm
（三）使用示例
以下是一个使用TRELLIS.2进行图像到3D生成的示例：
import os
os.environ['OPENCV_IO_ENABLE_OPENEXR'] = '1'
os.environ["PYTORCH_CUDA_ALLOC_CONF"] = "expandable_segments:True"
import cv2
import imageio
from PIL import Image
import torch
from trellis2.pipelines import Trellis2ImageTo3DPipeline
from trellis2.utils import render_utils
from trellis2.renderers import EnvMap
import o_voxel
# 1. 设置环境贴图
envmap = EnvMap(torch.tensor(
cv2.cvtColor(cv2.imread('assets/hdri/forest.exr', cv2.IMREAD_UNCHANGED), cv2.COLOR_BGR2RGB),
dtype=torch.float32, device='cuda'
))
# 2. 加载Pipeline
pipeline = Trellis2ImageTo3DPipeline.from_pretrained("microsoft/TRELLIS.2-4B")
pipeline.cuda()
# 3. 加载图像并运行
image = Image.open("assets/example_image/T.png")
mesh = pipeline.run(image)[0]
mesh.simplify(16777216) # nvdiffrast限制
# 4. 渲染视频
video = render_utils.make_pbr_vis_frames(render_utils.render_video(mesh, envmap=envmap))
imageio.mimsave("sample.mp4", video, fps=15)
# 5. 导出为GLB
glb = o_voxel.postprocess.to_glb(
vertices=mesh.vertices,
faces=mesh.faces,
attr_volume=mesh.attrs,
coords=mesh.coords,
attr_layout=mesh.layout,
voxel_size=mesh.voxel_size,
aabb=[[-0.5, -0.5, -0.5], [0.5, 0.5, 0.5]],
decimation_target=1000000,
texture_size=4096,
remesh=True,
remesh_band=1,
remesh_project=0,
verbose=True
)
glb.export("sample.glb", extension_webp=True)
六、结语
TRELLIS.2作为微软开源的40亿参数图像转3D生成模型，凭借其高效的O-Voxel表示法和稀疏3D VAE编码技术，在3D内容创作领域展现出了巨大的潜力和应用价值。无论是游戏开发、影视制作还是建筑设计，TRELLIS.2都能快速生成高质量的3D资产，极大地提升了创作效率。未来，随着技术的进一步发展和优化，TRELLIS.2有望在更多领域发挥更大的作用。
项目地址
- 项目官网：https://microsoft.github.io/TRELLIS.2/
- Github仓库：https://github.com/microsoft/TRELLIS.2
- Hugging Face模型库：https://huggingface.co/microsoft/TRELLIS.2-4B
- arXiv技术论文：https://arxiv.org/pdf/2512.14692
- 在线体验Demo：https://huggingface.co/spaces/microsoft/TRELLIS.2
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