El micrófono y la direccionalidad

El audífono es una prótesis auditiva de estimulación normalmente por vía aérea (aunque también los hay de estimulación ósea). Recordemos como es el esquema básico de un audífono.

Como vemos en el esquema, los transductores de entrada más habituales son el micrófono, la bobina de inducción y la entrada de audio. En la etapa de transducción de entrada se realiza la conversión de onda acústica a señal eléctrica. Cuanto más fiel sea esta nueva 'copia' de la señal, mayor fidelidad presentará el micrófono y mayor calidad tendrá.

La sensibilidad es el factor de conversión (presión/tensión) que nos proporciona el transductor entre la señal acústica de entrada y la señal eléctrica de salida. Depende de la frecuencia, y es deseable que sea lo más elevada posible, ya que es un parámetro de calidad del micrófono.

La fidelidad de un micrófono es la capacidad que tiene éste de entregar la señal eléctrica lo más parecida a la señal acústica original y exenta de cualquier tipo de distorsión. Depende del ancho de banda, de la estabilidad de la respuesta frecuencial, y de la linealidad.

• El ancho de banda es la gama de frecuencias para las que el micrófono posee una sensibilidad aprovechable. Cuanto mayor sea el ancho de banda, mayor será su fidelidad.
  
• Estabilidad de la respuesta frecuencial es la estabilidad del valor de la sensibilidad para diferentes frecuencias dentro del ancho de banda. La respuesta de un micrófono no es plana, muestra una sensibilidad distinta para diferentes frecuencias, y estas diferencias desvirtuarán las proporciones de amplitud entre los tonos de la señal de entrada, modificando la composición frecuencial de la señal de salida. En los audífonos el procesador adaptará la respuesta frecuencial de la señal al perfil de pérdida del paciente.
• Linealidad es un parámetro que contribuye a la fidelidad del micrófono y también está relacionado con la estabilidad de su sensibilidad, pero esta vez con respecto a la intensidad acústica de entrada. Si esto no se cumple, puede provocarse una distorsión. Cuanto más estable sea la sensibilidad del  micrófono con respecto al nivel de entrada, mayor linealidad tendrá, y por lo tanto mayor fidelidad.

La direccionalidad se define como la variación de la sensibilidad del micrófono en función de la dirección de incidencia de la onda acústica sobre el mismo. 

Puede ser:

• Micrófono omnidireccional, que tiene la misma sensibilidad para todas las direcciones, por lo que recibe todas las ondas a la misma intensidad independientemente de su dirección de procedencia.
  
• Micrófono direccional, que tiene un patrón de sensibilidad que da preferencia a los sonidos que provienen de una única dirección del espacio, disminuyendo progresivamente a medida que los sonidos inciden desde direcciones más laterales/posteriores, llegando al punto de mínima sensibilidad, que se localiza justo en la dirección opuesta 180º con respecto a la dirección de máxima sensibilidad.
  
• Micrófono bidireccional, es un micrófono direccional que tiene la máxima sensibilidad para dos direcciones del espacio opuestas en 180º.
  

Los micrófonos con algún tipo de direccionalidad necesitan dos entradas de sonido para poder ejercer esta función de selectividad espacial. La característica direccional se plasma mediante diagramas polares, que dan información de la sensibilidad en función del ángulo de incidencia.

El propósito del micrófono direccional es que la señal quede atenuada al máximo para sonidos procedentes de la dirección trasera. Esto se consigue cuando, aún en presencia de sonido, la membrana del micrófono no presenta vibración. En este caso la atenuación es total.

¿Cómo se consigue? Imaginemos una onda que procede de la posición trasera y la seguimos a cámara lenta. Una porción entrará por el orificio trasero, mientras otra porción seguirá su camino hacia el orificio delantero. En el orificio trasero se encuentra un filtro acústico que hará que la onda se retarde justo el tiempo que tarda la porción que se encamina al orificio delantero en llegar hasta el. En este momento ambas porciones de onda se encuentran a cada lado de la membrana, ambas son idénticas y proceden de la mima onda original, ejerciendo exactamente la misma presión desde ambos lados de la membrana y anulando así su movilidad.

De esta manera se consigue cancelar las ondas que proceden de la dirección trasera, y este efecto irá disminuyendo a medida que el ángulo de incidencia vaya desviándose de la dirección trasera , llegando a la mínima cancelación para la dirección delantera, separadas en 180º.

El indice de direccionalidad es un patrón de calidad del micrófono, y cuanto mayor sea, mayor efectividad tendrá en su función direccional.

Otra forma de conseguir la direccionalidad es mediante la combinación de las señales de dos micrófonos omnidireccionales que hacen las veces de las dos entradas de sonido del micrófono direccional. En este caso el retardo de las ondas se efectúa de forma electrónica mediante circuitos de retardo y de sumación.

Ventajas:

• Permite la fácil desconexión de uno de los micrófonos para deshabilitar el comportamiento direccional del micrófono. La dirección es aconsejable en ambientes ruidosos, pero no en ambientes silenciosos.
  
• La implementación de un retardador electrónico permite el ajuste electrónico del parámetro retardo. Ajustándolo convenientemente pueden lograrse parámetros polares adaptativos que se modifiquen en función del ambiente, consiguiéndose la mayor atenuación posible de los ruidos circundantes.

Desventajas:

• Doble ocupación del espacio y doble fuente de ruido(*).
• Para que la cancelación de onda sea efectiva, los dos micrófonos deben poseer características de sensibilidad idénticas.

(*)El ruido interno de un micrófono es una señal que emite todo micrófono por generación espontánea.Tiene su origen en el principio físico de transducción en que se basa para funcionar. Está presente incluso en ausencia de señal acústica de entrada.

Phonak permanece en su puesto de liderazgo en el campo de la tecnología de micrófonos direccionales. Por ello, StereoZoom constituye otro hito significativo en el desarrollo de la tecnología de formación de haces direccionales que deja atrás la tecnología de micrófonos direccionales tradicional que existe en la mayoría de los audífonos. El objetivo era crear una matriz de micrófonos que además de utilizar los dos micrófonos en cada audífono de forma independiente creara una red de trabajo de micrófonos de ambos audífonos en una adaptación binaural. Todo esto, permite crear modelos de patrones polares direccionales nuevos y más estrechos que se puedan aplicar a entornos auditivos específicos y complejos. La vinculación inalámbrica de los audífonos y el intercambio de señales auditivas en tiempo real facilitan la orientación de la audición centrada en una persona concreta al tiempo que se elimina el ruido molesto que interfiere y que procede desde la parte de atrás y los laterales y ahora, por primera vez, también desde casi delante.

StereoZoom es un programa independiente que el usuario activa cuando lo necesita, bien a través del botón programable del audífono o del mando a distancia. Ofrece una direccionalidad hacia delante mejorada y, por lo tanto, una mejora importante en la relación señal/ruido en situaciones complejas poco habituales que, hasta ahora, no tenían solución para los usuarios de audífonos.

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