Mikrofon Terarah dan Pembentukan Berkas (Beamforming)

Mikrofon terarah dan pembentukan berkas (beamforming) merupakan cara utama alat bantu dengar meningkatkan pendengaran di tengah kebisingan latar belakang. Dengan menggabungkan keluaran dari dua mikrofon atau lebih, perangkat menjadi lebih sensitif terhadap suara yang datang dari depan pendengar dan kurang sensitif terhadap suara dari samping dan belakang, sehingga meningkatkan rasio sinyal-derau ketika pembicara yang dituju berada di depan.

Definition

Keterarahan (directionality) dan pembentukan berkas (beamforming) adalah teknik pemrosesan sinyal yang menggabungkan beberapa sinyal mikrofon sehingga alat bantu dengar memperkuat suara dari arah target lebih dari suara dari arah lain, meningkatkan rasio sinyal-derau dalam lingkungan bising.

Scope

Topik ini mencakup desain mikrofon terarah tetap dan adaptif, pembentukan berkas multi-mikrofon yang mempertajam arah, dan pembentukan berkas binaural yang berbagi sinyal antara dua perangkat. Ini menjelaskan prinsip akustik dan manfaat yang terukur; ini bersifat referensi-edukasi dan tidak memberikan panduan pemilihan perangkat untuk individu.

Core questions

• Bagaimana penggabungan dua mikrofon atau lebih menciptakan sensitivitas terarah?
• Seberapa besar keterarahan meningkatkan pemahaman bicara dalam kebisingan, dan dalam kondisi apa?
• Apa yang ditambahkan oleh pembentukan berkas adaptif dan binaural di luar pola terarah tetap yang sederhana?

Key concepts

• Pola polar mikrofon terarah
• Keterarahan tetap versus adaptif
• Peningkatan rasio sinyal-derau (manfaat terarah)
• Pembentukan berkas multi-mikrofon
• Pembentukan berkas binaural
• Gema dan batasan jarak antar mikrofon

Mechanisms

Satu mikrofon omnidireksional merespons secara setara ke semua arah. Menggabungkan dua mikrofon atau lebih dengan penundaan waktu yang sesuai membuat respons bergantung pada arah kedatangan, menciptakan pola polar yang menekan suara dari belakang dan samping. Hasilnya adalah peningkatan rasio sinyal-derau yang nyata, seringkali beberapa desibel, ketika pembicara yang diinginkan berada di depan dan derau berasal dari arah lain; manfaatnya bergantung pada gaya perangkat, jarak antar mikrofon, dan lingkungan akustik, serta berkurang di ruangan yang sangat bergema di mana suara pantulan datang dari banyak arah (Ricketts, 2001). Pembentukan berkas menggeneralisasi ide ini ke susunan mikrofon dan ke skema adaptif yang mengarahkan atau membentuk pola sesuai dengan lokasi derau, dan pembentukan berkas binaural bertukar sinyal antara dua perangkat untuk membentuk pola yang lebih tajam dan mencakup kepala (Terry, 1994; Alexander, 2021).

Clinical relevance

Keterarahan dan pembentukan berkas adalah fitur perangkat dengan bukti paling konsisten untuk meningkatkan pemahaman bicara dalam kebisingan, dan fitur ini membentuk ekspektasi manfaat alat bantu dengar di dunia nyata. Memahami prinsip dan batasannya mendukung penilaian kritis terhadap studi hasil dan klaim pemasaran. Entri ini menjelaskan teknologi dan bukan merupakan dasar untuk memilih atau memprogram perangkat untuk individu mana pun.

History

Mikrofon terarah muncul pada alat bantu dengar pada tahun 1970-an tetapi menjadi sangat berguna dengan instrumen digital dua mikrofon sekitar tahun 2000, yang memungkinkan keterarahan adaptif. Penelitian tentang susunan pembentukan berkas multi-mikrofon dari tahun 1980-an dan 1990-an, termasuk sistem binaural prototipe, meletakkan dasar untuk pembentukan berkas binaural yang sekarang diterapkan pada alat bantu dengar yang terhubung secara nirkabel.

Debates

Seberapa besar manfaat terarah berpindah ke kehidupan sehari-hari?

Studi laboratorium secara konsisten menunjukkan keuntungan sinyal-derau ketika derau berada di belakang pendengar, tetapi manfaat di dunia nyata lebih kecil dan lebih bervariasi karena pembicara dan derau tidak selalu berada pada posisi yang nyaman dan ruangan bergema, sehingga ukuran manfaat sehari-hari tetap menjadi pertanyaan aktif.

Key figures

• Todd Ricketts
• Harry Levitt
• Joshua Alexander

Seminal works

• ricketts-2001
• terry-1994

Frequently asked questions

Apakah mikrofon terarah benar-benar membantu dalam kebisingan?

Ya, ketika orang yang ingin Anda dengar berada di depan dan derau datang dari samping atau belakang, pemrosesan terarah meningkatkan rasio sinyal-derau dan pemahaman bicara; manfaatnya lebih kecil di ruangan yang bergema atau ketika derau juga datang dari depan.

Apa itu pembentukan berkas binaural?

Ini adalah teknik di mana dua alat bantu dengar yang terhubung secara nirkabel berbagi sinyal mikrofon mereka untuk membentuk pola gabungan yang lebih tajam dan mencakup kepala, yang dapat memberikan peningkatan yang lebih besar dalam kebisingan yang sulit daripada jika masing-masing perangkat bekerja sendiri.