สัญญาณกันขโมยจากรถยนต์ เครื่องเจาะถนน คนเมาทะเลาะกัน และเสียงขบวนรถไฟหมายเลข 7 ที่แล่นผ่านรางรถไฟเหนือศีรษะ เสียงทั้งหมดเหล่านี้เป็นดั่งซิมโฟนีประจำเมืองที่คอยปล่อยท่วงทำนองทะลุผ่านผนังอะพาร์ตเมนต์บาง ๆ ของมหานครนิวยอร์กอย่างไม่ขาดสายทั้งกลางวันและกลางคืน
แน่นอนว่าเพียงแค่ดึงบานหน้าต่างลงก็ช่วยตัดเสียงรบกวนจากภายนอกได้แล้ว แต่คงไม่มีใครอยากปิดหน้าต่างห้องลงตลอดเวลาหรอกใช่ไหม?
นักวิจัยชาวสิงคโปร์นำโดย Bhan Lam จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง ประเทศสิงคโปร์ และ Masaharu Nishimura จึงได้คิดค้นระบบตัดเสียงรบกวนจากภายนอก ซึ่งเทคโนโลยีนี้จะทำหน้าที่ไม่ต่างจากหูฟังที่ครอบบานหน้าต่างของคุณเอาไว้ไม่ให้เสียงจากภายนอกเล็ดลอดเข้ามาได้ อีกทั้งยังสามารถช่วยลดเสียงรบกวนจากภายนอกลงได้ถึง 10 เดซิเบล โดยไม่ต้องปิดบานหน้าต่างลงอีกด้วย
Photo Credit: www.nature.com
“ผมโตที่สิงคโปร์” ดร. Lam ให้สัมภาษณ์ผ่านระบบ Zoom Meeting “มันเป็นเมืองเล็ก ๆ ที่มีเสียงดังมาก ผมเลยไม่ลังเลที่จะเข้ามาแก้ปัญหานี้”
ผลการวิจัยของทั้งสองได้รับการเผยแพร่เมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม ค.ศ. 2020 ในวารสารทางวิทยาศาสตร์โดยระบุว่า เครื่องต้นแบบของพวกเขายังไม่สามารถนำมาใช้งานได้จริง แต่พวกเขาเชื่อว่านี่เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาเทคโนโลยีที่อาจช่วยลดความเครียดจากการใช้ชีวิตในเมืองใหญ่ที่เต็มไปด้วยเสียงดังอึกทึกก็เป็นได้
ทีมนักวิจัยได้นำหลักการทำงานแบบเดียวกับระบบตัดเสียงรบกวนในหูฟังมาใช้ในการทดลองดังกล่าว โดยพวกเขาได้นำเทคโนโลยีนี้มาขยายการทำงานเพิ่มเติม จากเดิมใช้ระบบตัดเสียงรบกวนจากภายนอกเพียงแค่สองตัว แต่เมื่อต้องนำมาใช้ในอะพาร์ตเมนต์ที่มีขนาดกว้างกว่า พวกเขาจึงได้วางลำโพงขนาดเล็กจำนวน 24 ตัวติดไว้ที่หน้าต่าง
ลำโพงขนาดเล็กที่ติดตั้งลงไปนี้จะปล่อยคลื่นเสียงที่มีระดับความถี่ใกล้เคียงกับเสียงรบกวนจากภายนอก จากนั้นจะทำการปรับลดระดับเสียงลงให้มีความดังที่ไม่รบกวนโสตประสาทมากจนเกินไป ซึ่งทีมนักวิจัยได้เผยอีกว่า หากต้องการตัดเสียงรบกวนจากภายนอกให้ได้ผลมากที่สุด ระดับเสียงจะต้องอยู่ในช่วงความถี่ระหว่าง 300 – 1,000 เฮิรตซ์
Photo Credit: www.nature.com
เนื่องจากสิงคโปร์ตั้งอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตร ซึ่งประเทศที่ตั้งอยู่ในบริเวณนี้มักมีอุณหภูมิที่สูงกว่าประเทศอื่น ความร้อนจากพื้นดินที่ส่งออกมายามกลางวันทำให้การดึงบานหน้าต่างลงจะเป็นการปิดกั้นการถ่ายเทอากาศจากภายนอก และด้วยระบบขนส่งที่มีเส้นทางสลับซับซ้อน ความร้อนที่พวยพุ่งออกมาในตอนกลางวันทำให้อากาศที่อบอ้าวอยู่แล้ว ยิ่งอบอ้าวเข้าไปกันใหญ่ โดยเฉพาะอะพาร์ตเมนต์ Modern High-rise ที่ดูเหมือนว่าต้องการเปิดหน้าต่างระบายอากาศมากกว่าที่อื่น กลับต้องปิดบานหน้าต่างลงเพื่อป้องกันเสียงรบกวนจากภายนอก
ดร. Lam อธิบายเพิ่มเติมว่า “ในประเทศอย่างสิงคโปร์ พวกเราอยากเปิดหน้าต่างให้บ่อยครั้งที่สุดเท่าที่เป็นไปได้” เพื่อลดการใช้เครื่องปรับอากาศที่ปล่อยปริมาณคาร์บอนออกมาเป็นจำนวนมาก และป้องกันไม่ให้อากาศภายนอกอบอ้าวมากจนเกินไป ซึ่งนี่อาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพสำหรับบางคนได้
แต่เมื่อเปิดหน้าต่างไว้ เสียงความวุ่นวายจากภายนอกก็ทะลุเข้ามาในอะพาร์ตเมนต์อย่างไม่หยุดหย่อน ทั้งเสียงการจราจรในเมือง รถไฟ เครื่องบินไอพ่นที่บินผ่านเหนือศีรษะ และเสียงไซต์งานก่อสร้าง ที่ทำให้ผนังอะพาร์ตเมนต์กลางเมืองใหญ่ของคุณสั่นสะเทือน
โดยในงานวิจัยชิ้นนี้ ดร. Lam ได้ติดตั้งระบบ Anti-Noise Control Window ลงไปที่ลำโพงทุกตัวเพื่อทำหน้าที่ดักจับเสียงรบกวนจากภายนอก ซึ่งวิธีที่ดีที่สุดในการลดระดับเสียงขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดของเสียง โดยกระบวนการเหล่านี้มีหลักการทำงานไม่ต่างจากปืนเก็บเสียง ดังนั้นทีมนักวิจัยจึงตั้งสมมติฐานขึ้นมาว่าช่องหน้าต่างคือ ตัวกลางในการรับเสียงรบกวนจากภายนอกเข้ามาในห้อง
Photo Credit: www.nature.com
ขณะที่ระบบการทำงานของลำโพงตัดเสียงรบกวน จะใช้ไมโครโฟนจากภายนอกหน้าต่างตรวจจับคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาซ้ำ ๆ จากแหล่งกำเนิดเสียง โดยการทำงานทั้งหมดจะถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ จากนั้นจะทำการถอดรหัสคลื่นความถี่ออกมา เพื่อแก้ไขปัญหาเสียงรบกวนที่ได้รับ และส่งผ่านไปยังลำโพงไลน์อาร์เรย์ (Line Array เป็นรูปแบบการนำลำโพงมาเรียงต่อกันหลาย ๆ ตัว) ที่ถูกติดตั้งอยู่ด้านในกรอบหน้าต่าง
เมื่อคอมพิวเตอร์ประมวลผลเสร็จเรียบร้อย ลำโพงก็จะปล่อยคลื่น “Anti” ออกมา โดยคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมานั้นจะตัดเสียงรบกวนจากภายนอกออกไปเกือบทั้งหมด “ถ้าคุณนั่งอยู่ในห้องที่ติดตั้งลำโพงตัดเสียงรบกวนเอาไว้ คุณจะรู้สึกเหมือนกับตอนกดเปิดสวิตช์หูฟังตัดเสียงรบกวน” ดร. Lam กล่าว พร้อมกับยื่นมือออกไปสัมผัสกับความเงียบสงบที่เกิดขึ้นในห้อง
แม้ว่าระบบที่ ดร. Lam ได้เผยออกมานั้น ดูเหมือนจะเป็นระบบที่ดีที่สุดในการตัดเสียงรบกวนจากภายนอก แต่น่าเสียดายที่ความถี่เสียงของมนุษย์ ไม่พอดีกับช่วงความถี่เสียงส่วนใหญ่ และนี่คือหนึ่งในอุปสรรคใหญ่ที่ทีมนักวิจัยจะต้องหาทางเอาชนะต่อไป
ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งคือ ระบบการทำงานยังไม่เสถียรมากนัก จึงทำให้เกิดเสียงแทรกเข้ามาเป็นระยะ ๆ เช่น เสียงประทัด เสียงแตรรถยนต์ และเสียงปิดประตูม้วนเหล็กของร้านค้า ซึ่งเป็นเสียงที่ชาวนิวยอร์กหลายคนต้องกระโจนตัวขึ้นมาปิดหน้าต่างหนี และอีกหนึ่งข้อจำกัดที่ผู้ใช้งานร้องเรียนเข้ามาคือ ขนาดของลำโพงที่ติดอยู่ตามกรอบหน้าต่างที่ใหญ่และเยอะเกินไป เพราะหากพวกเขาต้องการตัดเสียงรบกวนที่ระดับความถี่ต่ำจะต้องใช้ลำโพงเบสขนาดใหญ่ ซึ่งนี่จะบดบังทัศนียภาพและช่องทางระบายอากาศไปจนหมด
สำหรับวิธีแก้ปัญหาข้างต้น ทีมนักวิจัยได้เสนอว่า อาจจะต้องติดตั้งหน้าต่างบานใหญ่ขึ้นอีกหน่อย เพื่อให้อากาศถ่ายเทได้สะดวกและไม่บดบังวิวจากภายนอก หรือไม่ก็ต้องหาวิธีลดขนาดลำโพงให้เล็กลง แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงสามารถทำงานผ่านลำโพงเล็ก ๆ เหล่านี้ได้
ดร. Lam และทีม ได้ติดตั้งลำโพงทั้งสิ้น 24 ตัวด้วยกัน ซึ่งแต่ละตัวมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2 นิ้ว ซึ่งค่อนข้างเป็นอุปสรรคต่อการชมความงดงามของทัศนียภาพจากภายนอก “เสียงบ่นที่เราได้รับส่วนใหญ่เป็นเรื่องของความสวยงาม ซึ่งลำโพงที่เราติดตั้งไปนั้นมันออกจะน่าเกลียดไปหน่อย” ดร. Lam กล่าว แต่ถ้ามันทำให้เสียงเครื่องบินจากรันเวย์ 13 ที่สนามบินลากวาร์เดียกลายเป็นเสียงดนตรีเสนาะหูได้ก็คงดีไม่น้อย
ที่มา
- Scientists Say You Can Cancel the Noise but Keep Your Window Open. www.nytimes.com/science/windows-street-noise
เรื่องโดย
