Microphones directionnels et formation de faisceaux

Les microphones directionnels et la formation de faisceaux sont les principaux moyens par lesquels une aide auditive améliore l'écoute dans le bruit ambiant. En combinant les sorties de deux microphones ou plus, l'appareil devient plus sensible aux sons provenant de l'avant de l'auditeur et moins sensible aux sons provenant des côtés et de l'arrière, améliorant ainsi le rapport signal/bruit lorsque l'interlocuteur d'intérêt se trouve devant.

Definition

La directivité et la formation de faisceaux sont des techniques de traitement du signal qui combinent plusieurs signaux de microphone de sorte qu'une aide auditive amplifie davantage le son provenant d'une direction cible que le son provenant d'autres directions, améliorant ainsi le rapport signal/bruit dans les environnements bruyants.

Scope

Ce sujet aborde les conceptions de microphones directionnels fixes et adaptatifs, la formation de faisceaux multi-microphones qui affine la directivité, et la formation de faisceaux binaurale qui partage les signaux entre deux appareils. Il explique le principe acoustique et le bénéfice mesuré ; il est à visée éducative et de référence et ne fournit pas de conseils pour la sélection d'appareils pour les individus.

Core questions

• Comment la combinaison de deux microphones ou plus crée-t-elle une sensibilité directionnelle ?
• Dans quelle mesure la directivité améliore-t-elle la compréhension de la parole dans le bruit, et dans quelles conditions ?
• Qu'apportent la formation de faisceaux adaptative et binaurale au-delà d'un simple diagramme directionnel fixe ?

Key concepts

• Diagrammes polaires des microphones directionnels
• Directivité fixe versus adaptative
• Amélioration du rapport signal/bruit (bénéfice directionnel)
• Formation de faisceaux multi-microphones
• Formation de faisceaux binaurale
• Réverbération et limites de l'espacement des microphones

Mechanisms

Un microphone omnidirectionnel unique répond de manière égale à toutes les directions. La combinaison de deux microphones ou plus avec des retards temporels appropriés rend la réponse dépendante de la direction d'arrivée, créant un diagramme polaire qui supprime le son provenant de l'arrière et des côtés. Le résultat est une amélioration réelle du rapport signal/bruit, souvent de plusieurs décibels, lorsque l'interlocuteur désiré est devant et que le bruit provient d'autres directions ; le bénéfice dépend du style de l'appareil, de l'espacement des microphones et de l'environnement acoustique, et diminue dans les pièces très réverbérantes où le son réfléchi arrive de nombreuses directions (Ricketts, 2001). La formation de faisceaux généralise cette idée aux réseaux de microphones et aux schémas adaptatifs qui orientent ou façonnent le diagramme en fonction de la provenance du bruit, et la formation de faisceaux binaurale échange des signaux entre les deux appareils pour former un diagramme plus net, couvrant la tête (Terry, 1994 ; Alexander, 2021).

Clinical relevance

La directivité et la formation de faisceaux sont les caractéristiques des appareils qui présentent les preuves les plus cohérentes d'amélioration de la compréhension de la parole dans le bruit, et elles façonnent les attentes concernant le bénéfice réel des aides auditives. La compréhension de leurs principes et de leurs limites soutient l'évaluation critique des études de résultats et des allégations marketing. Cette entrée décrit la technologie et ne constitue pas une base pour la sélection ou la programmation d'un appareil pour un individu.

History

Les microphones directionnels sont apparus dans les aides auditives dans les années 1970, mais sont devenus largement utiles avec les instruments numériques à double microphone vers 2000, ce qui a permis la directivité adaptative. La recherche sur les réseaux de formation de faisceaux multi-microphones des années 1980 et 1990, y compris les systèmes binauraux prototypes, a jeté les bases de la formation de faisceaux binaurale désormais mise en œuvre dans les aides auditives connectées sans fil.

Debates

Dans quelle mesure le bénéfice directionnel se transpose-t-il à la vie quotidienne ?

Les études en laboratoire montrent systématiquement un avantage en termes de rapport signal/bruit lorsque le bruit se trouve derrière l'auditeur, mais le bénéfice dans le monde réel est plus faible et plus variable car les interlocuteurs et le bruit ne sont pas toujours idéalement positionnés et les pièces sont réverbérantes, de sorte que l'ampleur du bénéfice quotidien reste une question active.

Key figures

• Todd Ricketts
• Harry Levitt
• Joshua Alexander

Seminal works

• ricketts-2001
• terry-1994

Frequently asked questions

Les microphones directionnels aident-ils réellement dans le bruit ?

Oui, lorsque la personne que l'on souhaite entendre est devant et que le bruit provient des côtés ou de l'arrière, le traitement directionnel améliore le rapport signal/bruit et la compréhension de la parole ; le bénéfice est plus faible dans les pièces réverbérantes ou lorsque le bruit provient également de l'avant.

Qu'est-ce que la formation de faisceaux binaurale ?

C'est une technique dans laquelle deux aides auditives connectées sans fil partagent leurs signaux de microphone pour former un diagramme combiné, plus nettement directionnel, couvrant la tête, ce qui peut apporter une amélioration plus importante dans les environnements bruyants difficiles que chaque appareil agissant seul.