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谷歌街景探秘:从佩奇座驾到大峡谷谷底

腾讯科技讯 (迭影) 北京时间3月11日消息,据国外媒体报道,谷歌街景(Street View)让科幻小说中的瞬间移动(Teleportation)成为了现实,现在只需轻点鼠标,人们就能实现“远途旅行”。然而一旦技术变得无处不在,人们就往往会忽略其背后的不为人知的故事。

以下是文章全文:

“瞬间移动——将物质从一个点传向另一点,而不需要穿越任何物理空间。这与早期的Apport概念有些相近,这个词曾被应用于唯心主义文章中。”

对于不少人来说,能够在世界各地自由穿梭,而不需要真的进行“实体”旅行,实在算得上是一个伟大的成就。无需经过严酷的穿越,就能够探索数千英里之外的物理空间,听上去就和科幻小说的情节一样梦幻。而现在,谷歌街景已经让人们离瞬间移动的目标更近一步——只是,当然,它不能真的对实体物品进行转移。

街景的前身是斯坦福大学的一个研究项目,之后这项技术被引入了谷歌联合创始人兼CEO拉里·佩奇(Larry Page)的座驾中。在这个星球每一个角落拍摄图片,让人们就可以宅在自己舒适的房间里,或是通过移动设备周游世界。这是谷歌探索世界的一个新的方式,也是技术进步的标志。

我花了整整一天的时间,和谷歌街景团队的初始成员交流,以了解这样一个某人脑海中的灵感,是怎么蜕变为了一个实用的工具。人们会不假思索地加以使用,而在某种程度上,它甚至已经成为了我们生活的一部分。

项目起步的时候,还只是固定在拉里·佩奇车上的照相机,后来随着街景技术的发展,它逐渐被添加到了小货车、小轿车、三脚架、背包、自行车,甚至雪地摩托上。

2007年5月25日街景推出之后,人们就开始透过谷歌来观察世界。虽然这一产品仍然饱受争议,但是谷歌显然已经取得了长足的进展。

身未动 心先行

在与谷歌地图的工程总监吕克·文森特(Luc Vincent)以及工程经理丹尼尔·菲利普(Daniel Filip)进行会面之前,我已经下功夫对谷歌地图的历史,进行了相当多的研究。我从来没有意识到,谷歌街景究竟是这样的“空中楼阁”——实际上,一旦技术变的无处不在,人们就很容易出现这样简单的误解。

文森特向我透露了谷歌街景的最初概念——起先斯坦福大学的马克·勒沃伊(Marc Levoy)教授进行了一系列试验,而谷歌对这一项目进行孵化。勒沃伊和他的学生,研究出了一种将视频信息拼凑到到图片中,获得立体显示的方法。而谷歌决定投入一些资金,以进行更多的试验,并尝试拍下旧金山地区,每一条街道的照片。通过一帧一帧地分析视频,可以获得一个相当“长”的图片,甚至是整条街的外观。当然,这样的图片是扭曲的,但是,谷歌却从中看到了街景理论的基石。

那些长而抖动的早期街道图像中,让文森特的团队感到非常有趣。很有可能就是在那一刻,谷歌街景就此诞生。

文森特透露,在那次测试之后,拉里·佩奇(Larry Page)将一个摄像头固定在自己的汽车上,对整个旧金山地区进行拍摄。这些图像,以及一些基本的街道数据,被拼凑在了一起,得到了一些看上去并不是很实用,但是却很有趣的东西。

自拉里·佩奇的“采样车”之后,一些谷歌员工使用他们20%时间,组成了早期街景团队。他们给一辆商务舱安装了采样摄像头,并且添加了GPS和激光器。激光器被用来获取数据,这样团队就能搞清相机和建筑物外墙之间的距离。这样的空间识别,能够帮助谷歌将全部图片拼凑在一起,并且带来3D的感觉。相机拍摄了很多的照片,而这些设备都连接到了车后装载的电脑上。这样,一个非常独特的数据集,成就了谷歌街景。

只不过采样车看上去并不很美观,文森特表示,“这辆车看上去就像是个怪物,但是它的确帮助我们在旧金山湾地区,捕获了足够多的数据。我们从安全团队借来了一辆小货车,它能够在城市中行使,但是偶尔会抛锚,突然停止工作,而电脑也会显示错误。”

大量投入

在谷歌的项目中使用自己20%的时间,只是战斗的一部分。吸引其他天才员工加入团队,并且最终让项目获得批准,则是一个完全不同的新障碍。文森特透露,在收集到了所有的数据之后,人们就开始拼凑它们。

2005年第三季度的一个星期五,文森特和他的团队在谷歌进行技术研讨,他们获批吸引更多的员工,使用自己的20%自由时间加入这个团队,这其中还包括一个重要的工程副总裁。

2005年10月,街景终于得到了批准,能够进一步扩大。而这里没有回头路。世界被这些天才们一个像素一个像素地映射而出,而他们希望搞清楚,究竟怎样才能给车上安装更多的设备,并且不会每五英里就会出现一次故障。尽管当时街景仍然处于检测过程之中,文森特却开始招兵买马,而丹尼尔·菲利普就是第一人。现在,这两个人仍然在这项产品中工作,这也是这一团队进展的最好佐证。

2006年初,谷歌街景仅有7名全职员工,把创造出一个“真正的产品”作为自己的目标。

文森特这样描述,“在那个时候,有一些东西,让我们非常感兴趣。透视全景功能非常酷,但是却难以实现。我们的团队中,只有一个UI/UX工作人员能够搞清楚如何将它整合到地图中,但是却没有太好的方式展示出来,因为在我们开始之初,并没有‘谷歌地图’。”

是的,现在你所能看到的谷歌地图的全部基础设施,在当时都并不存在,也就是说,街景团队甚至已经超越了谷歌当前的计划以及轨迹。

文森特分享道,“我们所做的,是打造了一个新的平台,我们希望建立一些可靠、可扩展的东西,并把它安装到汽车上。我们需要一些高速照相机拍摄照片,于是将8个单反相机放置在一个花环装置上,采集车身周围的环境图像。那时我们的一个想法是,想要覆盖的更全面,就需要更高昂的项目支出。”

这个“花环设计”(rosette design),最初包括5个镜头,一个主要的L2鱼眼镜头,已经成为了“街景项目车辆”的必要装备。这种设想和信息采集方法一确立,谷歌就知道它是可行的。

数据

街景以及谷歌所做的全部工作,都围绕着它收集到的数据展开。谷歌一直对获取各种数据非常痴迷,不过这种方法,让很多担心隐私问题的人,感到不寒而栗。但是谷歌则一直秉承了,“收集尽可能多的资料,之后再去思考如何应用,并且合理地展示它们”的方法,周而复始地进行研发。

街景收集了大量的数据,而文森特的团队必须要找到一种方式,改装那些原始的车辆,从而获得尽可能多的数据,而不需要在一条路线上行驶多次。他们将激光器放至在车上,每边有4个,能够获得距离信息。并添加更多的GPS,以收集风速数据及其他的信息。他表示,这种方法很简单——“收集尽可能多的数据,然后再研究究竟如何利用。”

不过如何在旧金山地区之外,继续数据采集工作?现在,谷歌街景拥有世界3000多个城市、47个国家的信息,因此,在项目得见天日之前,还有很多的工作要做。

文森特表示,“在采样车的车厢中,我们配备了一个由四五个设备组成的机架,不过有些东西总是出现问题。我们建立了三四个这样的东西,并在加州采集图像。但是汽车总是遇到故障,所以我们难以扩展。”

在行驶了500多外英里之后,现在这样的故障已经寥寥可数。

让数据有意义

所有这一切听起来都很奇妙——在一个城市中驾车,就能够收集数据和照片——不过让这些数据真的发挥用处,谷歌的团队还需要想办法将它进行可视化改造,并且在用户体验的角度进行调整。那些抽象的0、1码,只会让数学怪才们感到兴奋,不过我们的父辈们似乎很难理解这种事情。想要实现谷歌地图和街景的全部体验,设计就必须要近乎完美——就好像你第一次进入一个陌生的城市,然后脑袋就开始不断环顾四周。

为了完成这些任务,街景团队还打造了一些内部工具,用来处理所有的地理信息:他们将一层层的照片放在一起,利用激光在建筑物和地标上的反射,然后确定是否可用。这一过程,需要一系列繁杂的工作。

采样车的驾驶者负责数据由收集,并且将装满硬盘带回谷歌。司机们会在五个硬盘全部灌满之后,才发送数据。数据将会被运送到数据中心,并且上传,然后所有的信息都被放到核心数据库之中,并且经过几个加工步骤处理。

这些处理步骤之中,有一项是模糊人脸和汽车号牌。这是一些显而易见的隐私问题,不过在这个产品出现之前,没有人注意到。于是,谷歌需要研发新的技术,以系统化完成这些额外的任务。每一个最终完成的拍摄和角度,都由15张图片组成,而谷歌的软件能够把这些图像整合到一起,调整光照、阴影以及色差以及亮度。这就是“完美”全景图像的处理过程。

在这期间,谷歌检测并提取信息,包括路牌等在内的,以反馈到谷歌地图主产品。这要求很高的负载。

车顶上的每一个摄像机,都能够抓拍图片,而位置信息也就能够与空间信息层关联,这样街景团队就能够将所有需要的角度缝合在一起,创造出一个梦幻般的全景图像。

正面、侧面、 背面的照片,以及鱼眼镜头向上拍摄建筑的照片,形成了我们现在能够享用的3D视图。

我了解到一件很酷事情,那就是由于车辆前、后的摄像机,部分视野被车身阻挡,谷歌发明了一种使用其他角度照片,平滑图片的技术,这就是为什么最后得出的三维图像,丝毫看不到采样车存在的迹象。

街景的推出以及现状

2007年,谷歌街景正式推出,但仅限于旧金山、纽约、拉斯维加斯、迈阿密和丹佛地区使用。当时采用的相机仅有500万像素,甚至还没有我们现在手机上的摄像头清晰。而现在谷歌街景项目的相机,已经能够达到7500万像素。

街景一经推出,就快速取得了成功。不过当时街景团队,甚至谷歌都不知道是否能够被接受。

文森特回忆起了发布之初的感受,我们看到流量很快直逼上限,几乎达到了我们所能服务的最高值,而且一切仿佛就是在一瞬之间。在谷歌工作的伟大之处在于,你需要保证流量并且追随人们兴趣。显然这次发布显示了人们的浓厚兴趣——网络如雨后春笋般冒出来了很多网站,并且搜罗来了一些我们捕捉到的搞笑图片。

这些有趣甚至让人有些不安的图像,立刻引起了轰动,而有些时候,谷歌也不得不为自己辩护。

早期,谷歌的采样车并没有这么强的可扩展性,而使用这种技术,而现在的“瓢虫”(ladybug)相机,8个相同的镜头以及一个鱼眼镜头,需要被放置在汽车上,并且开到世界各地,你很有可能在路上也见到过。

在谈到街景时,文森特表示,“我们花了不少的时间,才到达了现在得高度”,所有的“新玩意”都得到了反复使用,谷歌最终研制出了自己的相机以及自定义操纵平台。一旦核心技术确定,谷歌街景就开始覆盖一些其他国家的小城市、城镇,于是这一团队将设备安装到了其他工具上,比如自行车。街景三轮车( Street View Trike)能够操纵方向,在大街小巷里轻松进出,在大的地标周围行驶,甚至进入宽度不允许面包车、小轿车通过的街道。

甚至后来,有一个团队成员表示,希望在2010年温哥华冬奥会的时候,在山上进行街景处理。为什么不呢?于是乎谷歌街景技术,被用到了雪地摩托等设备上。这样的严寒条件对于相机来说太冷了,文森特说,这位工程师不得不脱去自己的外套,来为设备保暖。随着越来越多的数据得到采集,更多的图像在网络上显示,想法更新得速度也就来的越来越快。

什么你们要止步于室外图像?为什么没有做一些室内的全景图像,尤其是在一些著名的博物馆中的?于是,街景小车就此诞生了。关于室内街景,文森特表示,“我们采用了微型计算机,然后把所有的工具都缩小了型号,把它们放到手推车上,以进出大的室内空间——三脚架实在是太浪费时间了。我们面临的另外挑战是,在室内并没有GPS,于是我们只能创造一些复杂的算法,在不使用GPS的情况下,仅依靠激光以及数据信息,提取小车的位置”。这样的小车,已经帮助50余家博物馆,进行室内街景采样。

现在你开始获取图片。一项技术的缺乏,并不会阻止谷歌人前进的脚步。一旦有些新的创意初露头角,并且看上去酷酷的、有用武之地,谷歌就会分配资金以及资源。

目前,街景相机由15个摄像头组成(不再需要鱼眼镜头),因为文森特感觉到街景获得照片并不够多。现在,谷歌还在不断突破质量和准确度的极限。这也就不难解释,为什么苹果想要打造自己的地图产品,但会最终落得如此狼狈。

2005年起,谷歌就开始了街景项目的研发,不仅如此,在2007年,该公司还开始了大规模的工作。所有的经验教训,所有的数据,所有的人力时间,意味着谷歌不仅仅是这一领域第一个吃螃蟹的人,还推动了领域边界的发展。想要赶上他们,需要大费周折。

在我即将结束与谷歌街景工作人员的会谈时,我问文森特(Vincent),为什么他会开始所有这一切的研究。他的答案率直、严肃,展现了宽阔的眼界——“我们想将人与人连接起来。”

让复杂的事情变得简单

谷歌的不少技术,实际上是在我们的电脑、手机的后台运行,而我们对这些技术的工作原理浑然不知。而这恰好就是神奇的源泉——就好比你虽然对如何制作香肠毫不感冒,但是你却会对它的美味垂涎三尺。当某种食物尝起来很妙的时候,你会变成回头客,并且吃的更多,甚至会把这个美味分享给你的朋友。文森特喜欢人们把这款谷歌产品当作是理所当然的,因为这将驱动他们加速创新。

在未来,谷歌街景能够完成更多的事情。凭借Trekker背包设备,谷歌可以在树木茂盛的区域进行标记,以寻找失踪人员。即使你足不出户,也可以一览大峡谷(Grand Canyon)的壮丽景色。

尽管早期版本的谷歌街景并不美观——无论是奇形怪状的“街景神器”,东拼西凑出的完整图像。不过人们还是欣然接受了这个理念,乐在其中,并想要获得更多的功能。只要谷歌继续trekking,搜罗更多集尽可能多的数据,然后再去解决如何将其呈现,我们就能够享受到更多的新产品。

虽然你也许无法做到幻影移形,你的心可以漫游到你想去的任何地方,此刻的世界就好像真的成了一个地球村。这种连接人与人的方式,是其他任何一种技术无法企及的。

最棒的是,谷歌街景的工作构架中很大一部分都是开源的,仿佛在说“来吧,来使用我们吧”。你能追上谷歌的脚步吗?当你使用谷歌地图的时候,最好有一辆性能良好的汽车,因为它们几乎无处不在,哪里都能拍到。

而在你使用智能手机标出感兴趣的区域时,地图可以流畅、快速地显示出来。谁知道呢,说不准哪天你就加入到这个项目中呢。使用谷歌眼镜,你或许可以拍摄下你周围的景色,然后上传到谷歌街景中。

听起来有点像痴人说梦?这听起来就好像把一个数码相机绑到创始人的汽车上一样疯狂。

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