Công nghệ mới giúp chống ồn hiệu quả mà không cần đóng cửa

Tiếng còi xe, búa khoan, hay thậm chí tiếng cãi nhau mỗi khi đêm đến hoà vào không khí ồn ào, trộn lẫn với chuyến tàu nội đô trên cao. Đây là một “bản hoà âm” điển hình ở những khu đô thị sầm uất nhất hành tinh. Tại New York thành phố không ngủ, các căn hộ luôn trong tình trạng ô nhiễm tiếng ồn trầm trọng khi về đêm.

Tất nhiên, đơn giản chỉ cần đóng cửa sổ lại là mọi vấn đề được giải quyết ngay, nhưng bạn lại phải đánh đổi sự thông thoáng khí của căn nhà. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể ứng dụng công nghệ nhằm triệt tiêu tiếng ồn, giống như khi đeo tai nghe cách âm nhưng là cho cả căn hộ? 

Một chuyến tàu trên cao băng qua trạm số 61 phố Woodside ở Queens, New York. Ảnh: George Etheredge/NYT.

Các nhà nghiên cứu ở đảo quốc sư tử đã phát triển một thiết bị đặt tại cửa sổ, có thể giảm độ ồn bên ngoài lên tới 10 dB. Nhóm nghiên cứu gồm 2 nhà khoa học: Masaharu Nishimura là người lên ý tưởng ban đầu và Bhan Lam là nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Nanyang.

“Tôi sinh ra và lớn lên ở Singapore. Đây là một thành phố chật chội với nhiều tiếng ồn, đó là động lực thôi thúc tôi phải giải quyết vấn đề này,” Tiến sĩ Lam nói trong buổi phỏng vấn tại chính căn hộ của mình.

Thành quả của nhóm sau được công bố trên tạp chí Scientific Reports. Thiết bị hiện tại chỉ là phiên bản thử nghiệm đầu tiên, chưa sẵn sàng đưa vào sử dụng trong thực tế. Mặc dù vậy, sản phẩm tạo tiền đề thúc đẩy phát triển công nghệ chống ồn, giúp giảm thiểu âm thanh khó chịu tại các thành phố lớn trên thế giới.

Nguyên lý hoạt động tương tự như công nghệ trên các tai nghe chống ồn hiện có trên thị trường, nhóm nghiên cứu mở rộng ý tưởng ra cho cả một căn hộ bằng cách lắp đặt 24 loa nhỏ trên cửa sổ. Những chiếc loa này phát ra sóng âm nhằm cân bằng và triệt tiêu với âm thanh đến từ bên ngoài. Hệ thống này dựa trên tần số của sóng âm thanh, cho đến nay, vùng hoạt động tối ưu của những thiết bị này là từ 300 Hz đến 1.000 Hz.

24 loa phát ra sóng âm nghịch đảo để triệt tiêu âm thanh đến, giảm thiểu tối đa tiếng ồn đến từ bên ngoài. Ảnh: Đại học Công nghệ Nanyang.

Tại một quốc gia nhỏ nằm gần xích đạo như Singapore, nhiệt độ luôn ở mức trung bình cao, cùng với hệ thống giao thông chằng chịt, nhu cầu thông gió tự nhiên trong những toà cao ốc luôn là một bài toán hóc búa.

Tiến sĩ Lam giải thích rằng “ở một nơi như Singapore, chúng tôi luôn muốn mở cửa sổ nhiều nhất có thể” nhằm giảm bớt lượng khí không tốt tích tụ trong nhà do phải bật điều hoà thường xuyên, gây nguy cơ tiêu cực về sức khoẻ cho con người.

Với bất cứ âm thanh nào, cách tốt nhất để giảm thiểu nó là xử lý ngay tại nguồn, giống như súng giảm thanh. Các nhà nghiên cứu xem cửa sổ như nguồn phát tiếng động, bởi vì mọi tiếng ồn để vào được căn hộ đều phải thông qua lối này.

Hệ thống sử dụng những mic thu âm bên ngoài cửa sổ nhằm phát hiện và tái hiện lại sóng âm của nguồn phát, bằng một bộ điều khiển máy tính. Hệ thống máy tính này sẽ liên tục giải mã tần số sóng âm cần thiết nhằm trung hoà tiếng ồn, rồi phát vào hệ thống loa được lắp đặt ở mặt trong cửa sổ, nằm trong nhà.

Những cụm loa này sẽ phát ra sóng âm nghịch đảo, từ đó triệt tiêu tiếng ồn đến từ bên ngoài. Kết quả là bạn sẽ có một nơi khá yên tĩnh bên trong căn hộ. “Nếu bạn ngồi trong phòng, bạn sẽ có cảm giác như đang đeo một bộ tai nghe chống ồn,” Tiến sĩ Lam mô tả trạng thái yên tĩnh trong phòng.

Hệ thống làm việc tốt nhất đối với những tiếng ồn lớn và có tính kéo dài, nằm trong dải tần số tối ưu. Thật không may, quãng giọng nói con người hầu hết không nằm trong vùng tần số tối ưu này. Đây là một trong những vấn đề mà nhóm nghiên cứu gặp phải khi cố giảm âm từ những cuộc trò chuyện ồn ào bên ngoài đường.

Một hạn chế khác là hệ thống vẫn chưa hoạt động tốt đối với những tiếng ồn kiểu phát nổ, còi xe bất chợt hoặc những âm thanh khó chịu như tiếng va chạm sắt thép. Những tiếng ồn kiểu này khiến bất cứ ai cũng muốn đóng sầm cửa sổ ngay lập tức.

Lý do được đưa ra là do hạn chế của tần số phát đến từ kích thước của loa. Để triệt tiêu những tiếng ồn có tần số thấp, cần phải dùng những loa trầm có kích thước lớn. Nhưng những thứ như vậy sẽ che chắn tầm nhìn ra ngoài cửa sổ.

Đó là sự đánh đổi, giải pháp hiện tại chỉ có thể là lắp đặt cửa sổ lớn hơn cho những thiết bị cũng lớn hơn, hoặc là tìm ra cách nào đó để khiến cho loa trầm trở nên nhỏ gọn hơn trong tương lai. Hiện tại, với 24 loa, mỗi loa chỉ có đường kính 5cm đã là hơi mất thẩm mỹ cho căn nhà.

“Chúng tôi nhận được phàn nàn về thẩm mỹ là phần nhiều,” tiến sĩ Lam nói. Nhưng nếu nó có thể giúp giảm được tiếng ồn từ máy bay cất/hạ cánh ở phố Runway 13 tại LaGuardia, thì quả thật là điều xứng đáng để đánh đổi.

Theo Nguyễn Xuân (http://khampha.vn/)

(Nguồn từ The New York Times)