走进一间没有回声的房间是什么感觉

纽约市最安静的地方之一是东村边缘的一间 520 立方英尺的房间。这间狭小的空间藏在一扇厚重的吸盘门后面，四周装饰着古怪的楔形玻璃纤维凸起。这里没有硬木地板或地毯，而是一层薄薄的金属网，游客可以在上面行走——金属网下面还有更多的玻璃纤维楔子。这是一个全消声室，也是纽约市唯一的消声室。里面没有什么秘密，只有寂静。消声这个词本身就是“没有回声”的意思。这是研究声音科学的绝佳场所。

站在房间里就像戴着一副巨大的降噪耳机。说话的声音更柔和、更圆润、更安静。有些人进入房间时耳朵甚至会感到嗡嗡作响。虽然在我看来这里一片寂静，但库伯联盟学院阿尔伯特·纳肯工程学院机械工程教授梅洛迪·巴廖内 (Melody Baglione) 向我证明，我们所处的并不是绝对的寂静。当我们保持静止并保持安静时，她手中的声级计会降至 18 分贝 (dBA) 左右。当我们在室外振动与声学实验室进行同样类型的测量时，环境声级约为 40 dBA。声级计测量的单位是分贝声压，但权重偏向人耳更敏感的频率。

我们所听到的声音是一种由振动物体传播的压力波。这种波会移动周围介质中的粒子，如空气、水或固体物质。当声波进入人耳时，它们会以机械振动的形式穿过鼓状膜，到达毛囊，然后毛囊向大脑发送电信号。当这些毛囊受损时，就会发生听力损失。频率较高的毛囊位于这条通路的末端，它们往往会先消失。

“高频声波的波长较短，因此高频声波与消声室中楔块的相互作用比低频声波更大，”Baglione 说道，“低频声波的波长较大，更难吸收。你需要更大的房间。”人为失误也会出现——有时学生会把东西掉到地板上，这种不完美会导致声音反射。

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纽约的房地产价格非常昂贵，因此与空军基地或汽车制造商的测试设施相比，这个消声室规模较小。各种各样的项目都在库伯联盟的消声室中进行了测试。学生们对无人机噪音进行了描述，以找出如何消除这些声音。他们比较了传统小提琴和 3D 打印小提琴的音质。他们测试了内燃机，以便为消声器设计、机器人的声音定位甚至虚拟现实耳机提供参考。巴格里奥内说，使用该消声室的新提案层出不穷。

消声室如何工作？

噪音、混响和回声无处不在。要设计一个可以消除除原始声音之外的一切声音的空间，需要巧妙地使用材料，并具备深厚的物理和几何知识。

“声音质量通常非常主观。声音在很大程度上取决于我们的感知、经验和期望，”诺基亚贝尔实验室研究主管保罗·威尔福德 (Paul Wilford) 表示。“在我们的工作中，主要是通过消声室，我们发现，我们直接从声源听到的声音实际上可能比从墙壁反射或在房间内回响的声音要低。”他所指的消声室位于新泽西州默里山，是同类消声室中的第一座。该消声室最初建于 1947 年，目前正在翻修。

作为一家通信公司，声音是诺基亚业务的重要组成部分。他们需要一种量化声音质量的方法，以便设计更好的麦克风、扬声器和其他设备。“消声室的设计初衷是打造一个强大的环境、一个测量设备、一个声学工具，让您可以进行高质量、可靠、可重复的声学测量，”威尔福德解释道。

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声音可以通过介质反射、吸收或传播。通过研究声音在空气中传播的物理原理，贝尔实验室的研究人员发明了楔形物，这种楔形物由封装在金属丝网中的泡沫玻璃纤维制成。该材料的阻抗与传入的声波相匹配，因此它可以吸收而不是反射声波。声波撞击这些五英尺深的锥体并被捕获。楔形物是消声室的标准设计选择。

“这意味着，如果你站在那个房间里，有一个声源发出声音，你听到的只是那个直接声源，”威尔福德说。“从某种意义上说，你听到的就是纯粹的声音。”如果房间里有两个人，其中一个转过身对着墙说话，那么另一个人就听不到他们说话了。“现在世界各地都有其他消声室，由于这些特性，这些结果在不同的房间之间是可以重复的，”他补充道。

当今消声室的用途是什么

有很多方法可以分析这种无回声房间中的声音。科学家可以通过计算某种声音衰减所需的时间来表征混响。在贝尔实验室，房间里有高质量的定向麦克风，它们被策略性地放置在房间里，还有定位设备，可以精确定位这些麦克风在 3D 空间中的位置。他们可以使用音频频谱分析仪来查看这些麦克风的频率响应，或者将扬声器沿麦克风的弧线移动，以查看声音如何随着位置的变化而变化。他们还可以同步声音并测量干涉图样。

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自发明以来，消声室为许多创新铺平了道路。贝尔实验室发明了驻极体麦克风，取代了老式笨重的电容式麦克风。频率响应和性能的测试都是在消声室中进行的。AT&T 的一款产品可以提高长途电话的语音质量，这是通过了解网络中发生的声音反射并开发消除噪声信号所需的数学方法实现的。

威尔福德指出，最近，新泽西州的消声室被大量用于数字孪生研究，这是一种旨在在虚拟环境中映射物理世界的技术策略。这种忠实再现的一部分需要考虑声学。消声室可以帮助研究人员了解空间音频，即真实声音在给定空间中如何存在，以及当你在其中移动时它会如何变化。更新后，消声室将具有更好的定位特性，这将使研究人员能够了解如何使用声音来定位物联网应用中物体的位置。

在我参观库伯联盟学院的消声室之前，威尔福德就说过，待在房间里“可以重新调整你的感官”。他越来越意识到现实世界中声音的特性。他可以在会议室里闭上眼睛，根据说话者的声音变化，就能确定说话者的位置，以及他们是在靠近还是远离。他大脑屏蔽的背景噪音突然变得清晰起来。

走出曼哈顿下城的实验室后，我注意到金属电梯里的声音回荡着，空调的嗡嗡声随着我的转头而略微改变音调。街道上的背景噪音变得更明亮、更响亮、更清晰。