在炎熱的天氣里，打開窗戶讓微風進來是很舒服的事情。不過，如果從窗戶的還包括汽車和卡車呼嘯而過的刺耳聲音，那么事情就變得不那么“美麗”了。

街上的噪音是一種滋擾，也可成為對健康的危害，現(xiàn)如今經(jīng)常被認為人們放棄城市而搬到更安靜的鄉(xiāng)村居住的理由。為什么技術不能緩解這個問題呢？既然我們有降噪耳機，為什么不把窗戶也降噪呢？現(xiàn)在，新加坡的研究人員已經(jīng)為模型房創(chuàng)造了這樣一個東西，他們正在努力通過原理證明其發(fā)明可適應真實的房間。

這個想法很簡單：通過傳感器接收到有規(guī)律的重復波形，比如由滾動的輪子或轉(zhuǎn)動的螺旋槳產(chǎn)生的聲音。電子學描述了波的特性，并產(chǎn)生了它的鏡像，而后從揚聲器發(fā)出第二個“反波”，最終可導致兩個波的波峰和波谷抵消。

反噪聲最適用于頻率在300赫茲以上，高達1000赫茲的頻段，所以可以想象交通的隆隆聲。反噪聲在有限的空間也能發(fā)揮最佳效果，因為在有限的空間里，波和它的反波一定會很好地會合，比如在耳機和耳朵之間的空隙中。然而，經(jīng)過精心設計，這些音頻可以幫助飛機機艙甚至汽車進行改變。在飛機上，反噪聲通過附在機身上的特殊“震動器”傳遞；在汽車上，它通過現(xiàn)有的音響系統(tǒng)傳導。

在近日發(fā)表在英國《自然》雜志上的一篇論文中，南洋理工大學的研究人員描述，該設備包括使用一個麥克風來檢測傳入的聲音，然后使用一組揚聲器來發(fā)射相同頻率但相反壓力模式的聲波，以基本上抵消入侵的噪音。

在實際驗證實驗過程中，研究人員使用了 24 個揚聲器，并將其固定在窗戶內(nèi)側(cè)的格柵上，形成 8*3 的網(wǎng)格，每個揚聲器的直徑達到了 4.5 厘米，其中一個麥克風用來收集房間外的聲音。

然后，他們在離窗戶外兩米遠的地方放置了另一個揚聲器，播放在新加坡一幢公寓樓外錄制的聲音，包括噴氣式飛機經(jīng)過時的噪聲和道路交通的聲音，并在房間內(nèi)放置了 18 個麥克風，來檢測通過窗戶的噪音水平。

Photo:NTU SingaporeProf. Woon-Seng Gan of Nanyang Technological University poses with the handmade apparatus. Miniaturization could make such arrays far less apparent to the eye.

該團隊的研究人員Elliott說道，“結果顯示該設備系統(tǒng)是有效的，它的表現(xiàn)與關閉窗戶帶來的降噪效果相當。使用該設備，我們在房間里測量到噪音降低了大約 10 分貝，相當于將可感知的響度減半。”

這是一個驚人的成就，使波和反波完全抵消整個房間。電氣工程師、小組組長Bhan Lam解釋說，關鍵是噪音都是通過窗戶這個相對較小的縫隙傳來的。

“在某種程度上，我們把窗戶的開度當作噪聲源，”他告訴IEEE Spectrum。“有效地控制噪聲源將使室內(nèi)的噪音得到控制。”他補充說，模擬結果表明，無論房間有多大，它都應該起作用。

研究人員指出，這種設備將500赫茲以上的頻率噪聲降低了約一半，包括了交通和火車的噪聲，但同時他們也表示，目前該設備無法很好地抵抗低頻聲音，例如飛機或電力變壓器發(fā)出的噪音。這些聲音具有更大的波長，要與之對抗，就需要更大的揚聲器，然而大的揚聲器會阻礙窗戶的視線和氣流。而且該設備對于高于1000赫茲的頻譜也無效，該頻率包括了鳥鳴和人聲。

研究人員表示，這種消除噪音的裝置可以安裝在許多地方常見的窗戶安全欄柵上。“我們希望這種主動噪音控制系統(tǒng)能鼓勵人們更多地采用自然通風，同時又不會帶來城市噪音增加的弊端。”

而且，目前研究人員已經(jīng)對該設備進行了優(yōu)化。Lam表示，它可以用于更難以預測的噪音，比如建筑機械，他們也正計劃在現(xiàn)實環(huán)境中對他們的設備進行實地測試。

研究人員表示，在未來，該系統(tǒng)設備需要進一步開發(fā)，可能在5到10年內(nèi)投入生產(chǎn)，而最先投入的可能是在炎熱潮濕的環(huán)境中，例如位于赤道附近的新加坡。