開けっぱなしの窓から入ってくる騒音が半分になる装置が登場

暑い季節には窓を全開にして涼しい風を部屋に入れたくなるほか、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)対策としても換気が奨励されています。しかし、「窓を開け放つと外の騒音まで部屋に入ってきてしまう」という悩みもあります。今回新たに発表されたデバイスを窓の内側に取り付けると、騒音が半減し室内の換気と静かさを両立することが可能とのことです。

Active control of broadband sound through the open aperture of a full-sized domestic window | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-020-66563-z

Scientists Say You Can Cancel the Noise but Keep Your Window Open - The New York Times
https://www.nytimes.com/2020/07/11/science/windows-street-noise.html

Noise-cancelling windows halve traffic sounds even when they're open | New Scientist
https://www.newscientist.com/article/2248486-noise-cancelling-windows-halve-traffic-sounds-even-when-theyre-open/

今回、窓に取り付けることで窓を開けたまま騒音を減少させる装置を開発したのは、シンガポールのナンヤン工科大学で電子工学を研究しているBhan Lam氏と、鳥取大学工学研究科の西村正治氏らの研究チームです。シンガポール出身のLam氏はニューヨーク・タイムズの取材に対し、「私は騒音の多い小さな町で生まれ育ったので、騒音問題の解決にはモチベーションがあります」と話しました。

そのLam氏らが実験用に作成した「アクティブ・ノイズ・コントロール(ANC)システム」の試作機の写真が以下。ANCシステムは、窓の外側に取り付けられたセンサーと、内側に並ぶ直径4.5センチのマイクロスピーカー24個で構成されています。

ANCシステムのセンサーが窓の外側から入って来た雑音を検知すると、雑音と同じ周波数で音波が逆位相になっている「アンチノイズ」がスピーカーから発生し、騒音を打ち消すというのがANCシステムの仕組みです。Lam氏はこの原理について「ノイズキャンセリングイヤホンと同じ原理です」と述べました。

研究チームが実際に、実験用の部屋の窓にANCシステムを取り付けて窓の外から騒音を流したところ、室内に届く騒音が最大で10デシベル減少したとのこと。音が10デシベル下がると、多くの人は音量が半分になったと感じるとされています。

以下は、左上からホワイトノイズ、高速道路の騒音、鉄道の騒音、飛行機の騒音で実験を行った結果のグラフで、各グラフの縦軸は音の大きさ、横軸は音の周波数を示しています。また、グラフのうち実線は「ANCシステムなし・窓開放」、破線は「ANCシステムあり・窓開放」、点線は「ANCシステムなし・窓閉鎖」を表しています。いずれのグラフでも、破線が実線と点線のちょうど中間ほどに位置しているのを見ると、ANCシステムを使用すると「窓を全開にした状態と窓を閉めた状態の中間ほどの騒音レベル」になることが分かります。

ANCシステムは、自動車や電車などから発生することが多い300～1000ヘルツ(Hz)の音を減少させることが可能なほか、音を検知してから中和するという性質上、継続的に発生している音の軽減に向いています。そのため、都市部に見られる交通騒音の被害を軽減するのに最適とのこと。一方で、300Hz未満の低音や声が高い人が会話する音などは苦手とのことです。

研究チームは今後、実験用に作った部屋ではなく実際の環境での実験を行い、今回開発したANCシステムについてさらなる研究を進めていく予定だとしています。