【3C新報作者 Evan 報導/編輯室報告】

身處城市公寓的人們,不論白天或晚上打開窗戶都會聽到汽車喇叭、電動鑽地機、醉客咆哮、野狗吠叫等各種噪音交織而成的城市交響樂。雖然關閉窗戶可降低噪音,卻阻礙空氣流通。對此,新加坡的研究人員開發出可安裝在窗戶,並將外面傳入聲音降低 10 分貝的裝置。

此降噪系統是由一科學家團隊創建,包括提出基本概念的 Masaharu Nishimura,以及新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University)研究員 Bhan Lam。整個系統彷彿為整間公寓戴上降噪耳機(Noise-Canceling Headphone),讓日常生活更寧靜舒適。

「我在新加坡長大,」Lam 博士表示:「這是個充斥各種噪音的小城市,所以我有解決這個問題的先決動力。」結果發表在《自然科研》(Nature Research)期刊。雖然他們開發的原型在現實世界還算不上最實用的裝置,但為相關技術發展指明方向,對於緩解嘈雜城市的生活壓力有一定程度幫助。

團隊借鑑降噪耳機的相同技術原理,透過在窗戶安裝 24 個小型喇叭,成功將降噪概念擴展落實到整個房間。喇叭會發出與外面噪音相對應的聲波,中和抵消(或至少中和一部分噪音)。系統基於聲波的頻率,目前最佳範圍在 300~1,000 赫茲(Hz)。

新加坡這個靠近赤道的城市氣溫通常很高,重疊交錯的交通系統,乃至現代高層公寓大樓對自然通風的渴望,莫不給健康生活帶來難題。Lam 博士闡述:「在新加坡這樣的地方,我們希望盡可能保持窗戶敞開,以減少導致碳密集排放的空調使用,並防止積累形成可能對某些人健康構成風險的污濁不流通空氣。」

然而一旦開窗,來自城市交通、火車、頭頂飛過飛機和建築施工設備的持續嘈雜聲,會讓整棟公寓轟隆作響。所謂的氣密窗或隔音窗等「抗噪控制窗」,和完全緊密的窗戶沒兩樣,無法抗噪同時兼顧通風需求。

對任何聲音而言,想要降低噪音的最佳方法就是從源頭把關,例如裝在槍口的消音器。因此研究人員將窗戶視為噪音來源,畢竟大多數噪音都是透過窗戶進入房間。

系統透過安裝在窗外的麥克風檢測令人討厭噪音源的重複聲波,並由電腦控制器記錄。如此便能破解中和抵消噪音所需的合適聲波頻率,並將聲波傳到窗內的喇叭陣列。

然後,這些喇叭會發出能抵消外頭聲波的適當「反制」波,然後屋內的人就能得到近乎幸福的寧靜。「如果你在房間裡,會感覺到彷彿打開降噪耳機的降噪功能」,Lam 博士表示。

此系統最適合衰減各種巨大聲響,尤其是最佳頻率範圍聽得到的各類穩定噪音源。不幸的是,人聲並不在範圍內。所以找到讓大樓對面過大交談聲能安靜抑止的方法,就是接下來必須面對與克服的障礙。

另一個限制是,零星噪音像是鞭炮、汽車喇叭或商店鐵捲門偶爾發出震耳欲聾的撞擊聲,系統抑止消除的效果不佳,這些噪音迫使許多城市居民關上窗戶。頻率限制的原因之一在於喇叭大小。要抵消較低頻率,就需要使用更大的低音喇叭,如此一來勢必會對通風乃至視野造成影響。

總之,這是一個不同取捨的過程,你可以安裝更大的窗戶,或找到更小喇叭達到抵消較低頻率效果的其他方法。事實上,目前系統採用 24 個喇叭(每顆直徑約 2 英吋)的方式,的確會形成美學障礙。

Lam 博士不諱言表示:「我們就收到『有點醜』的評價。」但不論如何,如果系統能消除飛機起飛的巨大聲響,那麼對耳朵來說,抑止後的餘音就彷彿輕柔音樂。

(圖片來源:南洋理工大學)