Il ricercatore Ryan Corey ha recentemente sentito parlare di un amico che insegna in una scuola in cui alcuni studenti hanno problemi di udito. L'amico voleva sapere se aveva qualche idea per aiutarla a comunicare con questi studenti mentre indossava una maschera per rallentare la diffusione del COVID-19. Corey, che ha anche una perdita dell'udito, non sapeva cosa dirle. Così, si è diretto all'Illinois Augmented Listening Laboratory per cercare soluzioni.

Corey, un ricercatore post-dottorato in ingegneria elettrica e informatica sotto il professor Andrew Singer presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign, guida un team che studia l'elaborazione del segnale audio, soprattutto per i dispositivi di ascolto come gli apparecchi acustici. I risultati del nuovo studio del team che valuta gli effetti acustici delle maschere facciali sul linguaggio sono pubblicati in Il Journal of the Acoustical Society of America .

"La ricerca precedente eseguita su questo argomento si è concentrata su maschere mediche indossate in ambienti sanitari, "Corey ha detto, "Ma nessuno ha osservato gli effetti acustici causati da diversi tipi di maschere in tessuto, quindi è lì che ho concentrato il nostro studio."

Il team ha testato maschere mediche, maschere chirurgiche eliminabili, maschere con finestre di plastica trasparente intorno alla bocca, e maschere di stoffa fatte in casa e acquistate in negozio realizzate con diversi tipi di tessuto e numero di strati.

I ricercatori hanno utilizzato uno speciale altoparlante, costruito su misura dal laureato in ingegneria industriale e aziendale Uriah Jones e a forma di testa umana in modo che il suono si irradi come se provenisse da una bocca umana.

"Abbiamo messo le diverse maschere sull'altoparlante a forma di testa e abbiamo riprodotto lo stesso suono per ogni test, " ha detto Corey. "Abbiamo anche posizionato l'altoparlante su un giradischi per aggiungere un componente direzionale ai nostri dati".

Il team ha raccolto dati da un oratore umano che indossava una maschera, anche.

"Usare una persona reale rende i suoni meno ripetibili perché non possiamo dire la stessa cosa nello stesso modo ogni volta. Tuttavia, ci rende conto della forma reale della testa e dei movimenti reali delle labbra, " ha detto Corey. "Anche se questi due set di dati sono leggermente diversi, entrambi mostrano quali frequenze sonore sono maggiormente influenzate dall'indossare la maschera e quali maschere hanno gli effetti più forti".

I loro dati hanno mostrato che tutte le maschere attutiscono la quiete, suono ad alta frequenza generato quando una persona pronuncia le consonanti. "Quei suoni sono già una sfida per chi ha problemi di udito, con o senza mascherine, e persino diventare una sfida per chi non ha problemi di udito quando si mette una maschera nel mix."

Le maschere bloccano anche segnali visivi come l'espressione facciale e il movimento delle labbra, quindi la lettura del parlato non è più un'opzione quando si indossa la maggior parte delle maschere. Quasi tutti usano la lettura vocale in una certa misura, con o senza perdita dell'udito, ha detto Corey.

"Ecco perché abbiamo testato le maschere trasparenti che sono diventate molto popolari, " ha detto. "Purtroppo, il compromesso è che puoi vedere attraverso di loro, ma bloccano la maggior parte del suono di tutte le maschere che abbiamo testato".

Lo studio ha rilevato che le maschere chirurgiche monouso offrono le migliori prestazioni acustiche tra tutte quelle testate, ha detto Corey. Anche le mascherine in cotone 100% a trama larga funzionano bene ma, come mostrato in uno studio di altri ricercatori dell'Illinois, potrebbero non essere efficaci quanto le maschere chirurgiche nel bloccare le goccioline respiratorie. Quello studio ha dimostrato che il cotone a trama fitta e i tessuti misti possono bloccare più goccioline, ma il team di Corey ha scoperto che bloccano anche più suoni. Sulla base dello studio delle goccioline, Corey ha suggerito che le maschere multistrato realizzate in cotone a trama larga possono offrire un ragionevole compromesso tra l'efficienza del blocco delle gocce e le prestazioni acustiche.

La buona notizia è che la maggior parte delle maschere non blocca completamente il suono, semplicemente lo deviano lontano dalla bocca. Questo dettaglio significa che semplici dispositivi di amplificazione possono rendere il discorso mascherato più accessibile a tutti. In particolare, i microfoni da bavero che sono già utilizzati in molte aule e aule sono solo leggermente influenzati dalle maschere per il viso. Molti apparecchi acustici supportano accessori per microfoni remoti indossati anche vicino al risvolto.

"La maggior parte delle persone non va in giro con microfoni a bavero e sistemi di amplificazione mentre indossa una maschera, ma può aiutare nelle impostazioni in cui ha senso, come aule e riunioni, " ha detto Corey.