在窗户上安装“巨型降噪耳机”，窗户做主动降噪 _窗户

来源：学术头条
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本文介绍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。
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。
【在窗户上安装“巨型降噪耳机”，窗户做主动降噪】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-zhttps://www.theguardian.com/science/2020/jul/09/noise-control-sound-wave-system-cancels-out-drum-of-traffichttps://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=71694030https://www.reddit.com/r/science/comments/hqhczd/noisecancelling_windows_halve_traffic_sounds_even/
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