Micrófonos direccionales y formación de haces

Los micrófonos direccionales y la formación de haces son las principales formas en que un audífono mejora la audición en entornos con ruido de fondo. Al combinar las salidas de dos o más micrófonos, el dispositivo se vuelve más sensible al sonido que llega desde el frente del oyente y menos sensible al sonido que proviene de los lados y la parte posterior, mejorando la relación señal/ruido cuando el interlocutor de interés se encuentra al frente.

Definition

La direccionalidad y la formación de haces son técnicas de procesamiento de señales que combinan múltiples señales de micrófono para que un audífono amplifique el sonido de una dirección objetivo más que el sonido de otras direcciones, mejorando la relación señal/ruido en entornos ruidosos.

Scope

Este tema abarca los diseños de micrófonos direccionales fijos y adaptativos, la formación de haces multimicrófono que agudiza la direccionalidad, y la formación de haces binaural que comparte señales entre dos dispositivos. Explica el principio acústico y el beneficio medido; es de carácter educativo-referencial y no proporciona orientación para la selección de dispositivos para individuos.

Core questions

• ¿Cómo la combinación de dos o más micrófonos crea sensibilidad direccional?
• ¿Cuánto mejora la direccionalidad la comprensión del habla en entornos ruidosos y bajo qué condiciones?
• ¿Qué aportan la formación de haces adaptativa y binaural más allá de un simple patrón direccional fijo?

Key concepts

• Patrones polares de micrófonos direccionales
• Direccionalidad fija versus adaptativa
• Mejora de la relación señal/ruido (beneficio direccional)
• Formación de haces multimicrófono
• Formación de haces binaural
• Reverberación y límites del espaciado de micrófonos

Mechanisms

Un solo micrófono omnidireccional responde por igual a todas las direcciones. La combinación de dos o más micrófonos con los retardos de tiempo adecuados hace que la respuesta dependa de la dirección de llegada, creando un patrón polar que suprime el sonido de la parte trasera y los lados. El resultado es una mejora real de la relación señal/ruido, a menudo de varios decibelios, cuando el interlocutor deseado está al frente y el ruido proviene de otras direcciones; el beneficio depende del estilo del dispositivo, el espaciado de los micrófonos y el entorno acústico, y disminuye en habitaciones muy reverberantes donde el sonido reflejado llega desde muchas direcciones (Ricketts, 2001). La formación de haces (beamforming) generaliza esta idea a los arreglos de micrófonos y a los esquemas adaptativos que dirigen o dan forma al patrón según la ubicación del ruido, y la formación de haces binaural intercambia señales entre los dos dispositivos para formar un patrón más nítido y que abarca la cabeza (Terry, 1994; Alexander, 2021).

Clinical relevance

La direccionalidad y la formación de haces son las características de los dispositivos con la evidencia más consistente para mejorar la comprensión del habla en entornos ruidosos, y moldean las expectativas sobre el beneficio de los audífonos en el mundo real. Comprender sus principios y límites apoya la evaluación crítica de los estudios de resultados y las afirmaciones de marketing. Esta entrada describe la tecnología y no constituye una base para seleccionar o programar un dispositivo para ningún individuo.

History

Los micrófonos direccionales aparecieron en los audífonos en la década de 1970, pero se hicieron ampliamente útiles con los instrumentos digitales de doble micrófono alrededor del año 2000, lo que permitió la direccionalidad adaptativa. La investigación sobre arreglos de formación de haces multimicrófono de las décadas de 1980 y 1990, incluyendo sistemas binaurales prototipo, sentó las bases para la formación de haces binaural implementada actualmente en audífonos conectados de forma inalámbrica.

Debates

¿Cuánto se traslada el beneficio direccional a la vida cotidiana?

Los estudios de laboratorio muestran consistentemente una ventaja en la relación señal/ruido cuando el ruido está detrás del oyente, pero el beneficio en el mundo real es menor y más variable porque los interlocutores y el ruido no siempre están convenientemente posicionados y las habitaciones son reverberantes, por lo que la magnitud del beneficio cotidiano sigue siendo una cuestión activa.

Key figures

• Todd Ricketts
• Harry Levitt
• Joshua Alexander

Seminal works

• ricketts-2001
• terry-1994

Frequently asked questions

¿Los micrófonos direccionales realmente ayudan en entornos ruidosos?

Sí, cuando la persona que se desea escuchar está al frente y el ruido proviene de los lados o de atrás, el procesamiento direccional mejora la relación señal/ruido y la comprensión del habla; el beneficio es menor en habitaciones reverberantes o cuando el ruido también proviene del frente.

¿Qué es la formación de haces binaural?

Es una técnica en la que dos audífonos conectados de forma inalámbrica comparten sus señales de micrófono para formar un patrón combinado, más nítidamente direccional a través de la cabeza, lo que puede proporcionar una mejora mayor en ruido difícil que cualquiera de los dispositivos actuando por sí solo.