窗户|在窗户上安装“巨型降噪耳机”，既可通风，又可将噪音减半
在人口密集、喧闹的城市里 ， 通常存在着许多两难的问题 ， 比如 ， 我们既想关窗减少外界噪声 ， 又想开窗进行自然通风 。 而一直以来 ， 解决城市噪音的主要方案 ， 也都是集中在让窗户更密闭 ， 这无疑忽视了对开窗通风的需求 。
近日 ， 新加坡南洋理工大学声学工程师 Bhan Lam 及同事发明了一种新型降噪设备 ， 它可以安装在打开的窗户上 ， 让微风吹进来 ， 同时让外界的噪音大幅降低 。
具体而言 ， 该装置就如同一个巨型 “降噪耳机” ， 安装在两面板的滑动窗中 ， 通过主动产生与外界噪音相等的反向声波 ， 将噪音中和 ， 从而实现降噪的效果 。 而且这一降噪过程 ， 窗户全程打开 ， 保障自然通风 。
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这套装置的原理验证研究发表在《科学报告》杂志上 。
巨型 “降噪耳机” 将噪声减半
根据论文介绍 ， 该设备包括使用一个麦克风来检测传入的声音 ， 然后使用一组扬声器来发射相同频率但相反压力模式的声波 ， 以基本上抵消入侵的噪音 。
在实际验证实验过程中 ， 研究人员使用了 24 个扬声器 ， 并将其固定在窗户内侧的格栅上 ， 形成 8*3 的网格 ， 每个扬声器的直径达到了 4.5 厘米 ， 其中一个麦克风用来收集房间外的声音 。
然后 ， 他们在离窗户外两米远的地方放置了另一个扬声器 ， 播放在新加坡一幢公寓楼外录制的声音 ， 包括喷气式飞机经过时的噪声和道路交通的声音 ， 并在房间内放置了 18 个麦克风 ， 来检测通过窗户的噪音水平 。
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该团队的研究人员 Elliott 说道 ， “结果显示该设备系统是有效的 ， 它的表现与关闭窗户带来的降噪效果相当 。 使用该设备 ， 我们在房间里测量到噪音降低了大约 10 分贝 ， 相当于将可感知的响度减半 。 ”
研究人员指出 ， 这种设备将 500 赫兹以上的频率噪声降低了约一半 ， 包括了交通和火车的噪声 ， 但同时他们也表示 ， 目前该设备无法很好地抵抗低频声音 ， 例如飞机或电力变压器发出的噪音 。 这些声音具有更大的波长 ， 要与之对抗 ， 就需要更大的扬声器 ， 然而大的扬声器会阻碍窗户的视线和气流 。 而且该设备对于高于 1000 赫兹的频谱也无效 ， 该频率包括了鸟鸣和人声 。
现实中应用的挑战
此前的医学研究表明 ， 减少一半的噪音污染可能会导致相关健康风险降低 7% 至 17% 。
研究人员表示 ， 这种消除噪音的装置可以安装在许多地方常见的窗户安全栏栅上 。 “我们希望这种主动噪音控制系统能鼓励人们更多地采用自然通风 ， 同时又不会带来城市噪音增加的弊端 。 ”
而且 ， 目前研究人员已经对该设备进行了优化 。 Lam 说 ， 它可以用于更难以预测的噪音 ， 比如建筑机械 ， 他们也正计划在现实环境中对他们的设备进行实地测试 。
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研究人员表示 ， 在未来 ， 该系统设备需要进一步开发 ， 可能在 5 到 10 年内投入生产 ， 而最先投入的可能是在炎热潮湿的环境中 ， 例如位于赤道附近的新加坡 。
该研究一经发表 ， 也在 Reddit 论坛上引发热议 ， 其中高赞的一条评论表示 ， 现实生活中的实验可能更具挑战性 ， 降噪对麦克风的选择也十分敏感 ， 该网友表示他不确定测试实验是否可以在真正的窗户中正常工作 。
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而另一位作为声学工程师的网友对噪声 “减半” 这一说法质疑 ， 如果将声音降低 10 分贝 ， 这个一个很大的减少 。 但如果交通的噪声足够大 ， 那么可能并不能达到预期要求 ， 将噪声减半 。
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对于这款装在窗户上的“巨型降噪耳机” ， 你怎么看？
资料来源：
https://www.nature.com/articles/s41598-020-66563-z
https://www.theguardian.com/science/2020/jul/09/noise-control-sound-wave-system-cancels-out-drum-of-traffic
https://www.newscientist.com/article/2248486-noise-cancelling-windows-halve-traffic-sounds-even-when-theyre-open/
https://abcnews.go.com/Technology/noise-canceling-headphones-noise-canceling-windows/story?id=71694030
【窗户|在窗户上安装“巨型降噪耳机”，既可通风，又可将噪音减半】https://www.reddit.com/r/science/comments/hqhczd/noisecancelling_windows_halve_traffic_sounds_even/
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