Forskaren Ryan Corey hörde nyligen av en vän som undervisar på en skola där några av eleverna har hörselnedsättning. Vännen ville veta om han hade några idéer för att hjälpa henne att kommunicera med dessa elever medan hon bär en mask för att bromsa spridningen av COVID-19. Corey, som också har nedsatt hörsel, visste inte vad jag skulle säga till henne. Så, han begav sig till Illinois Augmented Listening Laboratory för att leta efter lösningar.

Corey, en postdoktor för el- och datateknik under professor Andrew Singer vid University of Illinois Urbana-Champaign, leder ett team som studerar ljudsignalbehandling, speciellt för hörapparater som hörapparater. Resultaten av lagets nya studie som utvärderar de akustiska effekterna av ansiktsmasker på tal publiceras i Journal of the Acoustical Society of America .

"Tidigare forskning utförd i detta ämne har fokuserat på medicinska masker som bärs i hälsovårdsmiljöer, " Corey sa, "Men ingen har tittat på de akustiska effekterna som orsakas av olika typer av tygmasker, så det var där jag fokuserade vår studie."

Teamet testade medicinska masker, kirurgiska engångsmasker, masker med genomskinliga plastfönster runt munnen, och hemgjorda och butiksköpta tygmasker gjorda av olika tygtyper och antal lager.

Forskarna använde en speciell högtalare, specialbyggd av industri- och företagsingenjörsexamen Uriah Jones och formad som ett mänskligt huvud så att ljudet strålar ut som det skulle komma från en mänsklig mun.

"Vi satte de olika maskerna på den huvudformade högtalaren och spelade samma ljud för varje test, " Sa Corey. "Vi placerade också högtalaren på en skivspelare för att lägga till en riktningskomponent till våra data."

Teamet samlade in data från en maskbärande mänsklig högtalare, också.

"Att använda en riktig person gör ljuden mindre repeterbara eftersom vi inte kan säga samma sak på samma sätt varje gång. det låter oss redogöra för den verkliga formen på huvudet och verkliga rörelser av läppar, ", sa Corey. "Även om dessa två datamängder är lite olika, de visar båda vilka ljudfrekvenser som påverkas mest av maskbärande och vilka masker som har de starkaste effekterna."

Deras data visade att alla masker dämpar tystnaden, högfrekvent ljud som genereras när en person uttalar konsonanter. "De här ljuden är redan en utmaning för dem med hörselnedsättning, med eller utan masker, och till och med bli en utmaning för dem utan hörselnedsättning när du kastar en mask i mixen."

Masker blockerar också visuella signaler som ansiktsuttryck och läpprörelser, så talläsning är inte längre ett alternativ när man bär de flesta masker. Nästan alla använder talläsning till viss del, med eller utan hörselnedsättning, sa Corey.

"Det är därför vi testade de klara fönstermaskerna som har blivit mycket populära, " sa han. "Tyvärr, avvägningen är att du kan se igenom dem, men de blockerar mest ljud av alla masker vi testade."

Studien fann att kirurgiska engångsmasker erbjuder den bästa akustiska prestandan bland alla testade, sa Corey. Löstvävda 100 % bomullsmasker fungerar också bra men, som visas i en studie av andra Illinois-forskare, de kanske inte är lika effektiva som kirurgiska masker för att blockera andningsdroppar. Den studien visade att tätt vävd bomull och blandade tyger kan blockera fler droppar, men Coreys team upptäckte att de också blockerar mer ljud. Baserat på droppstudien, Corey föreslog att flerskiktsmasker gjorda av löst vävd bomull kan erbjuda en rimlig kompromiss mellan droppblockerande effektivitet och akustisk prestanda.

Den goda nyheten är att de flesta masker inte helt blockerar ljud, de leder helt enkelt bort det från munnen. Denna detalj gör att enkla förstärkningsanordningar kan göra maskerat tal mer tillgängligt för alla. Särskilt, de lapelmikrofoner som redan används i många klassrum och föreläsningssalar påverkas endast lindrigt av ansiktsmasker. Många hörapparater stödjer fjärrmikrofontillbehör som också bärs nära slaget.

"De flesta människor går inte runt med lapel-mikrofoner och förstärkningssystem medan de bär en mask, men det kan hjälpa i inställningar där det är vettigt, som klassrum och möten, " sa Corey.