BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN EORI.1. eori Waku Dengung Jika suau sumber suara dimaikan secara iba-iba di dalam ruangan dimana idak ada lagi energi suara yang dipancarkan pada suau iik pengamaan di dalam ruangan yang perama kali dirasakan adala ilangnya medan suara langsung. Keilangan ersebu idak erdeeksi pada saa yang bersamaan dengan sumber dimaikan, eapi erjadi seela selang waku r, yaiu waku yang diperlukan ole suara yang diradiasikan erakir unuk meramba dari sumber ke iik pengamaan. Refleksi-refleksi suara sebagai komponen dari medan dengung daang secara beruruan sebagai suau rangkaian energi suara yang semakin mengecil. Perisiwa diaas ersebu dinamakan sebagai perisiwa peluruan suara. Perisiwa peluruan suara cenderung unuk menuupi penerimaan suara baru secara iba-iba ole penerima sampai waku erenu dimana energi suara dengung ela urun beberapa decibel (db) dari level semula. Karena peluruan suara merupakan karakerisik dari suau ruangan erenu maka diperlukan suau besaran erenu unuk menyaakannya. Besaran ersebu adala waku dengung ( 60 ). Dimana 60 didefinisikan sebagai waku yang diperlukan ingka energi suara unuk meluru sebesar 60 db sejak sumber suara dimaikan [Reynolds, 1981]. Unuk memperole parameer waku dengung dalam suau ruangan bisa digunakan dua meode periungan, yaiu meode energi suara manap dan meode energi impuls erinegrasi... Energi Suara Manap Keika sebua sumber suara dioperasikan di dalam ruangan secara erus menerus, absorpsi suara ole medium dan permukaan-permukaan penyerap suara yang ada di dalam ruangan mencega energi suara menjadi sanga besar. Keadaan energi yang manap akan dicapai bila energi suara yang dipancarkan ole sumber suara sama dengan energi yang diserap ole medium dan permukaan-permukaan 4

2 iu. Keikan sumber suara dimaikan, maka akan erjadi perisiwa peluruan suara yang menggambarkan karakerisik dari ruangan. Adanya kekomplekan medan suara yang erjadi di dalam ruangan, membua peluruan suara suli sekali di rumuskan secara maemais anpa melakukan asumsi erenu. Sala sau pendekaan yang dilakukan adala dengan menganggap baanbaan absorpsi yang mempunyai koefisien absorpsi (α) yang ada berbeda-beda erdisribusi secara meraa diseluru permukaan-permukaan ruangan ( α ). Jika kepadaan enegi suara mula D 0 wa-sec/m 3 seela waku n akan mengalami n refleksi, dimana adala waku yang diperlukan unuk menempu jarak bebas raa-raa : d 4V ' = =...1 c cs d = Jarak bebas raa-raa (m) c = Kecepaan ramba suara (m/sec) V = Volume ruangan (m 3 ) S = Luas permukaan ruangan (m ) Perisiwa peluruan suara bisa digambarkan sebagai beriku: Gambar.1 Perisiwa peluruan suara Kepadaan energi suara seela erjadi n refleksi : Karena n = /, maka : D(n') = D n 0 (1 α) D( ) = D α D( ) ( cs / 4V ) 0 (1 ) ( cs / 4V )( ln(1 α )) = D0 (1 α ) e Beberapa persamaan yang mengiung waku dengung dari koefisien absorpsi yang ada di dalam ruangan, ela di formulasikan W.C. Sabine (197), 5

3 menurunkan persamaannya dengan mengasumsikan bawa gelombang suara di dalam ruangan daang pada suau permukaan yang mempunyai koefisien absorpsi suara erenu, sau permukaan seela permukaan yang lain beruru-uru V = A V = Volume ruangan (m 3 ) A = Penyerapan suara ruangan oal (m sabine) Eyring (1930), memformulasikan persamaan alernaif dengan mengasumsikan bawa baan penyerap erdisribusi meraa pada seluru permukaan dan gelombang suara daang pada permukaan-permukaan ersebu pada saa yang bersamaan, gelombang suara yang daang beruruan selanjunya karena refleksi-refleksi, diselangi dengan waku yang diperlukan ole gelombang suara unuk meramba dengan jarak sama dengan jarak bebas raa-raa ruangan V =...4 S In(1 α) V = Volume ruangan (m 3 ) S = Luas oal permukaan ruangan (m ) A = Penyerapan suara ruangan oal (m sabine) α = Koefisiensi absorbsi suara raa-raa ruangan Unuk mendapakan arga 60 anpa mengeaui arga-arga koefisien absorbsi suara dari ruangan adala dengan melakukan pegukuran langsung di dalam ruangan ersebu. Pengukuran yang biasa dilakukan dalam mengiung waku dengung dengan meode energi suara manap adala menggunakan grapic level recorder. Ruangan di eksiasi dengan sumber suara wie noise aau band pass filered noise. Seela ingka ekanan suara dalam keadaan cukup manap, sumber suara dimaikan. Logarima dari ekanan suara rms (roo mean squere) 6

4 yang erukur di plo eradap waku pada grapic level recorder, maka akan didapakan kurva peluruan dari ingka ekanan suara z 70 db Wriing speed : 00 mm/sec Paper speed : 30 mm/sec α 60 = 60 Y V an α were : Y = verical scale, mm/db V = paper speed, mm/sec Gambar. Meode unuk mengiung waku dengung dari kurva perluruan asil grapic level recorder Periungan waku dengung dari kurva diaas digunakan persamaan 60Y 60 =...5 V an α Y = Skala verikal (mm/db) V = Skala orizonal (mm/sec) α = Sudu kurva peluruan eradap sumbu waku.3. Energi Impuls erinegrasi Pengukuran waku dengung dengan menggunakan kurva peluruan diaas mempunyai repeaabiliy cukup renda, diunjukan dengan adanya flukuasi yang cukup besar dan pola kurva peluruan suara yang berbeda-beda dari sau pengukuran eradap pengukuran yang lain. Variasi ersebu diakibakan adanya perbedaan ampliudo dan fasa sinyal eksiasi. Meode yang sering dilakukan unuk mengurangi efek ersebu biasanya dengan melakukan beberapa kali pengukuran unuk posisi sumber suara dan penerima yang sama, kemudian meraa-raakan waku dengung yang diperole iap pengukuran. M.R. Scroeder (1965), menggembangkan prosedur unuk mengilangkan kesulian ersebu, dimana akan didapa raa-raa ensembel anya 7

5 dengan melakukan sau kali pengukuran unuk posisi sumber dan penerima yang sama Meode Scroeder Pada pengukuran waku dengung dengan meode energi suara manap, peluruan sinyal suara yang dierima pada suau iik pengukuran di dalam ruangan dapa dinyaakan dengan persamaan : 0 s () = n( τ).r( τ)dτ...6 merupakan konvolusi dari sinyal eksiasi wie noise n() dan anggapan impuls di dalam ruangan r(). Baas aas waku inegrasi menyaakan waku saa sumber eksiasi dimaikan (τ = 0), dan baas bawa inegrasi (τ = - ) mengidikasikan bawa sinyal wie noise ela dieksiasikan relaif cukup lama seingga medan suara di dalam ruangan mencapai keadaan manap. Kuadra sinyal yang dierima bisa dinyaakan dengan persamaan : 0 0 s () = n( τ).n( θ).r( τ).r( θ)dθ.dτ...7 Jika n() sinyal wie noise sasioner, fungsi auokovariansi <n( 1 ).n( )> erganung pada perbedaan waku - 1 dan berarga nol kecuali pada = 1, maka bisa diuliskan: <n( 1 ).n( )> = M.δ( - 1 )...8 M = Daya sinyal peruni bandwid δ() = Fungsi Dirac Dela Dengan mengambil peraa-raaan ensembel persamaan.7 dan mensubiusikan persamaan.8 akan di dapa : 8

6 0 0 < S () >= M. δ( θ τ)dθ. r( θ)r( τ)dτ...9 karena δ(θ - τ) berarga nol kecuali pada θ = τ, inegrasi eradap variabel θ akan di dapa persamaan : 0 r < S () >= M. ( τ)dτ.10 dengan mensubiusikan x = - τ maka didapa persamaan : ( ) < S () >= M. r (x)dx.11 ( ) < S () >= M.( r (x)dx r (x)dx).1 0 Persamaan.11 menyaakan raa-raa ensembel kuadra peluruan sinyal diperole dengan penginegrasian kuadra anggapan impuls dari ruangan. Dalam prakeknya, proses penginegrasian dilakukan unuk selang waku erenu, seingga persamaan.11 menjadi : Τ < S () >= M. r (x)dx.13 Jika menggunakan meode energi suara manap arga esebu diperole dengan melakukan banyak sekali pengukuran, sedangkan dengan meode impuls erinegrasi Scroeder anya diperole dengan sau pengukuran unuk sau posisi sumber suara dan penerima yang sama. 9

7 Persamaan.1 memberikan suau alernaif inerpreasi, ensembel kuadra peluruan sinyal pada saa merupakan perbedaan energi oal inegrasi dengan energi inegrasi yang ela meluru pada inerval nol sampai. Pada pengukuran dalam ruangan yang sebenarnya, dimana selalu adir bising laar belakang, maka persamaan.13 menjadi : Τ < S () >= M. (r(x) + n(x)) dx.14 dimana, n(x) = bising laar belakang al ersebu cenderung memperbesar asil pengukuran waku dengung dengan menggunakan meode Scroeder. Meode yang dikembangkan Scroeder berasil mengeliminasi flukuasi yang diakibakan ole acaknya sumber eksiasi. eapi meode ini idak bisa mengelakan variasi <S ()> yang diakibakan perbedaan iik pengukuran. Seingga diperlukan peraa-raaan arimeika dari waku dengung yang didapakan dari seiap iik pengukuran..3.. Meode Kawakami dan Yamaguci Kawakami dan Yamaguci mengembangkan meode unuk mengambil raa-raa ensembel ({<S ()>}) dan memperkecil pengaru dari kaadiran bising laar belakang dengan cara eknik peraa-raaan bising laar belakang.{<s ()>} erdiri dari dua fungsi {S ()} yang merupakan peraa-raaan kurva peluruan eradap ruangan dan <S ()> merupakan raa-raa ensembel yang didapakan dari meode Scroeder Definisi Raa-Raa Ruang {S ()} dan Raa-Raa Ensembel Ruang {<S ()>} Didalam ruangan biasa dimana kondisi ruangan idak cukup difus, benuk anggapan impuls berbeda dari sau iik pengukuran eradap pengukuran yang lain. anggapan impuls mempunyai perbedaan dalam besarnya ampliudo suara 10

8 r() A 0 N D langsung relaif eradap ampliudo-ampliudo refleksi awal aau ampliudoampliudo saa erjadinya dengung, jumla refleksi awal sebelum erjadinya dengung, jarak anara refleksi-refleksi awal, difus idaknya medan suara, seperi diilusrasikan pada gambar ini. S R Gambar.3 Ilusrasi anggapan impuls ruangan, A 0 = Suara langsung N = Jumla refleksi awal, R = Jarak anara refleksi awal, D = Dengung, S = Selubung yang dienukan ole deraja difus medan suara Karena waku dengung merupakan karakerisik suau ruangan bukan karakerisik iik-iik erenu di dalam ruangan, maka diperlukan peraa-raaan ruang unuk mendapakan arga waku dengung. R ua ng an be rvo lu m e V R 1 r 1 () r () R S r 3 () R 3 r 5 () r 4 () R 4 R 5 Gambar.4 Deskripsi dari sau sumber suara (S), sejumla iik penerimaan (R), anggapan impuls r() akan berbeda dari sau penerima ke penerima yang lain di dalam ruangan bervolume V (m 3 ) Raa-raa ruang {S ()} didefinisikan sebagai peraa-raaan kurva peluruan diseluru iik dalam ruangan, bisa diuliskan dengan persamaan : 11

9 1 { S ()} = dv s v s ()dv r.15 V v s = posisi sumber suara konsan, posisi penerima beruba-ruba. r = posisi sumber suara beruba-ruba, posisi penerima konsan. Subsiusi persamaan.7 ke persamaan.15 diasilkan : { S ()} = dv s dv rx n( τ).n( θ)r( τ)r( θ)dτdθ.16 V v v Jika diambil raa-raa ensembel dari persamaan di aas, dan mensubiusikan persamaan.11 akan diperole : M { < S () > } = r (x)dx.17 V v v dvs dv r Dalam prakeknya, unuk pengukuran dengan menggunakan persamaan.17, dimana diperlukan inegrasi koninyu, dapa diuliskan seperi pada persamaan.18 dengan melakukan peraa-raaan secara diskri dari banyak iik pengukuran : M { < S () > } = rj.k (x)dx.18 JK j k J,K = Jumla peraa-raaan sampel unuk pengukuran ke-j dari s dan ke-k dari r Unuk mempersingka penulisan persamaan diaas diuliskan sebagai : M { < S () > } = r (x)dx.19 1

10 = JXK, Jumla pengukuran = Pengukuran ke-.3...eknik Peraa-Raaan Bising Laar Belakang Pada periungan dengan menggunakan meode Scroeder, diperlukan pemilian baas waku inegrasi aas pada seiap periungan unuk mengurangi kesalaan karena kaadiran bising laar belakang. Adanya bising laar belakang dan baas inegrasi yang ak erindarkan, kurva peluruan <S ()> (kurva peluruan yang didapa dari inegrasi kuadra anggapan impuls) idak bisa diukur, yang erukur adala <S ()> n (kurva peluruan yang didapa dari inegrasi kuadra anggapan impuls dan bising laar belakang). Unuk sau posisi s dan r : < S () > n = Τ (r(x) + n(x)) dx Τ < S () > n = (r (x) + n (x) + n(x)r(x))dx.0 unuk banyak posisi s dan r dan melakukan peraa-raaan : Τ M < S () > N = (r (x) + n (x) + n (x)r (x))dx n = Menyangku kurva peluruan unuk posisi s dan r sebelum proses pengurangan bising laar belakang N = Menyangku kurva peluruan dengan banyak posisi s dan r sebelum proses pengurangan bising laar belakang Dengan proses penginegrasian diaas, asil dari kurva peluruan akan lebi panjang sebagai akiba pengaru dari pengikuseraan penginegrasian bising laar belakang. 13

11 Dengan mengasumsikan bawa n (x) proses ergodik dan bebas dari sinyal impuls r (x), dan jika menuju ak ingga ( ), maka komponen keiga dari persamaan.1 1 r(x)n (x)dx = ( 1 r(x)n (x)) dx. akan menuju nol dan komponen kedua 1 n (x)dx = ( 1 n (x)) dx menuju, ( ) < n >= ( )n.3 Dari persamaan.1 sampai dengan.3, bisa disimpulakan unuk memperkecil pengaru dari bising laar belakang, bisa diperole dengan memperbanyak pengukuran dan mengurangkan komponen erakir persamaan.3 eradap persaman.1 < S () > N0 =< S () > N M( )n.4 dimana n 0 1 n = n (x)dx.5 n inerval [- n,0] diiung sebelum ibanya anggapan impuls. Unuk sau pengukuran didapa < S () > no =< S () > n M( )n.6 14

12 dimana 0 1 n = n (x)dx.7 n n NO = Menyangku kurva peluruan unuk banyak posisi s dan r seela proses pengurangan bising laar belakang no = Menyangku kurva peluruan unuk sau posisi s dan r seela proses pengurangan bising laar belakang Bising laar belakang yang inggal ( N()) seela proses pengurangan adala : 1 N () = n (x)dx ( ) n.8 maka sandar deviasi dari bising laar belakang yang inggal ( N()) bisa diuliskan sebagai beriku : [ ]. f.n 1/ σ =.9 dengan f adala bandwid dari sinyal..4. Pemrograman VisualBasic 6.0 VisualBasic 6.0 (VB6) merupakan sala sau aplikasi pemrograman visual yang dibua ole Microsof. VisualBasic 6.0 berjalan dalam sisem operasi Windows dan ergabung dalam suie aplikasi Microsof Visual Sudio 6.0 yang dikeluarkan pada akir aun VisualBasic 6.0 juga merupakan sala sau develomen ools unuk membangun aplikasi dalam lingkungan Windows. Dalam pengembangan aplikasi, VisualBasic 6.0 menggunakan pendekaan visual unuk merancang user inerface dalam benuk form, sedangkan unuk kodingnya menggunakan dialek baasa BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Insrucion Code) yang cenderung muda dipelajari. VisualBasic 6.0 ela 15

13 menjadi ools yang erkenal bagi para pemula maupun para developer dalam pengembangan aplikasi skala kecil sampai ke skala besar. IDE (Inegraed Developmen Environmen) VisualBasic 6.0 yang merupakan Lingkungan Pengembangan erpadu bagi programmer dalam mengembangkan aplikasinya. Jendela IDE VisualBasic 6.0 menggunakan model MDI (Muliple Documen Inerface). Beriku ini adala gambar.6 yang menunjukan bagian-bagian dan nama-nama jendela yang dapa ampil pada IDE VisualBasic 6.0. Gambar.5 IDE (Inegraed Developmen Environmen) VisualBasic 6.0 Fungsi dari elemen elemen diaas : Menu Bar, berisi menu-menu uama yang dimiliki VisualBasic 6.0. Menumenu ersebu anara lain menu File, Edi, View, Projec, Run dan lainlain. Pada masing-masing menu erdapa beberapa sub-menu yang spesifik. Main oolbar, merupakan oolbar uama, dimana berisi ikon-ikon yang dapa digunakan unuk melakukan ugas-ugas erenu dengan cepa. 16

14 Jendela Projec, jendela ini berisi gambaran dari semua modul yang erdapa dalam aplikasi anda. Anda dapa menggunakan icon oggle Folders unuk menampilkan modul-modul dalam jendela ersebu secara di group aau beruru berdasarkan nama. Anda dapa menggunakan Crl+R unuk menampilkan jendela projec, aaupun menggunakan icon Projec Explorer. Jendela Form Designer, jendela ini merupakan lembar kerja kia. Di formla semua komponen seperi ombol dan komponen lainnya disimpan. Jendela oolbox, jendela ini berisi komponen-komponen yang dapa kia gunakan unuk mengembangkan user inerface. Jendela Code, merupakan empa bagi kia unuk menulis koding. Jendela Properies, merupakan dafar properi-properi objec yang sedang erpili. Sebagai cono kia dapa menguba warna ulisan (foreground) dan warna laar belakang (background). Jendela Color Palee, adala fasilias cepa unuk menguba warna suau objec. Jendela Form Layou, akan menunjukan bagaimana form bersangkuan diampilkan keika runime Pemrograman Grafik dengan VisualBasic 6.0 Seperi alnya baasa pemrograman lain, VisualBasic memiliki kemampuan unuk mengasilkan aplikasi grafik yang variaif. Dalam al ini, kia bisa memanfaakan fiur buli-in, fiur eksernal, aau mengkombinasikan keduanya. Grafik-grafik pada perancangan ugas akir ini dibua menggunakan objek PicureBox, karena erkai dengan fungsionaliasnya yang beragam dan mampu menyediakan berbagai fiur unuk menangani pembuaan grafik. Sala sau meoda unuk pembuaan grafik yaiu: Line (x1,y1)- (x,y),warna Cono poongan programanya sebagi beriku: Privae Sub Grafik().. For i = 1 o N 17

15 YNilai(i) = 0 Nex i For i = 1 o Maks YNilai(i) = (IsiBuffer(i) / NoFIle) fgrafik.picure1.line (Ylama, Xlama)-(Mulai, _ Y1 - YNilai(i)), vbyellow fgrafik.picure1.line (Ylama, Xlama)-(Mulai, _ Y1 - YNilai(i)), vbyellow Ylama = Mulai Xlama = Y1 - YNilai(i) Mulai = Mulai + 1 Nex i End Sub 18