科學家開發安裝於窗戶的降噪系統，彷彿為全家戴上降噪耳機
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。
適用 300~1,000Hz 頻率的噪音抑止，兼具通風與降噪效果
「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。
能發出中和抵消外來噪音的「反制」波，但人聲與零星噪音的抑制效果不佳
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）