Kotak Tertutup Suspensi Akustik Orde kedua Speaker ditempelkan di salah satu sisi di kotak suara yang tertutup rapat. Volume kotak dipilih untuk mendapatkan Q sistem yang memenuhi karakter respon suara dari speaker dan kotak seperti yang diinginkan. Nilai Q berkisar dari 0,5 hingga 1,5 dimana nilai Q=0,5 disebut overdamped (sangat teredam) dan Q=1,5 disebut underdamped (kurang teredam) sedangkan Q=0,7 adalah critically damped atau flat (teredam dengan pas). Nilai Q sistem total (Qtc) tergantung pada 3 hal: 1. Volume kotak 2. Parameter TS 3. Gabungan perlakuan internal Desain kotak tertutup cocok untuk speaker dengan nilai EBP (Efficiency Bandwidth Product) 50 atau kurang dan nilai Qts yang lebih dari 0,40 walaupun tidak menjadi kepastian. Nilai EBP dihitung dari: EBP = Lereng kurva respon frekuensi rendah umumnya turun dengan 12dB/oktaf di bawah f 3, namun untuk sistem dengan Q lebih tinggi menghasilkan lereng kurva yang lebih tajam dengan penurunan 14dB/oktaf sementara sistem dengan Q yang lebih kecil menghasilkan kurva yang lebih landai dengan penurunan kurva 10dB/oktaf. Faktor redaman (damping) dan transien yang lebih baik bisa dicapai dengan membuat volume kotak yang lebih besar atau dengan menambahkan material peredam suara seperti polifinil, dacron, fiberglas dan busa. Pengisian material itu juga bisa menaikkan atau menurunkan f 3 tergantung pada jenis dan jumlah bahan yang diisikan. Pengisian material redam akan membuat kotak terlihat secara akustik menjadi lebih besar dari yang seharusnya. Sistem kotak tertutup adalah yang paling sederhana tetapi menawarkan hasil yang bagus untuk berbagai variasi aplikasi genre suara/musik yang luas. Sistem ini paling mudah dibuat model dan software-nya dengan perkiraan hasil yang akurat. Ukuran kotak dan bentuk umumnya paling mudah diterima. Hasil performansi bisa diubah-ubah dengan mengubah ukuran volume kotak atau dengan mengubah jumlah isi dengan material redam. Kotak tertutup akan menghasilkan respon group delay yang sangat baik. Suara yang dihasilkan akan gesit, cepat, natural, halus, ketat, akurat, terkontrol sehingga kotak tertutup akan menghasilkan respon transient yang terbaik. Getaran membran akan meningkat jika frekuensi suara mendekati f 3 dan akan menurun lagi jika frekuensi di bawah f 3 sehingga tidak diperlukan filter subsonic untuk kotak tertutup. Namun kotak tertutup sulit sekali merespon suara dengan frekuensi ekstrim rendah. Volume kotak yang cukup besar membuat respon suara bisa mencapai frekuensi cukup rendah namun menghasilkan gerakan membran yang besar untuk input power tertentu sehingga perlu dicari spek speaker dengan nilai Xmax yang besar. Kotak tertutup sangat bisa menghasilkan respon suara yang lebih rendah dibanding kotak dengan knalpot karena sifat penurunan yang landai (12dB/oktaf) di bawah f 3. Pada operasi daerah frekuensi normal akan menghasilkan geseran fase yang paling minimal. Respon frekuensi sangat rendah sulit didapat tanpa menggunakan crossover aktif. Titik f 3 umumnya cukup tinggi yaitu diatas 30Hz. Respon frekuensi sangat rendah yang baik hanya Iwan B Pratama Hal 1
bisa dicapai dengan menggunakan speaker dengan fs yang sangat rendah dikombinasi dengan volume kotak yang cukup besar. Hasil efisiensi daya adalah rendah yaiut -3dB dibanding yang kotak dengan port (knalpot). Walaupun dengan memperbesar volume kotak, respon frekuensi ekstra rendah tetap sulit dicapai di bawah f 3. Untuk hasil yang baik sangat diminta untuk menggunakan speaker dengan Xmax besar dan Qtc kurang dari 0,7 yang umumnya harga speaker juga lebih mahal. Jika Qtc lebih dari 0,707 umumnya dihasilkan f 3 yang lebih tinggi. Aplikasi terbaik Aplikasi speaker kotak tertutup secara umum untuk mendapatkan kualitas suara tanpa kompromi. Musik genre klasik, rock dan pop sangat sesuai. Banyak digunakan di audio mobil atau ruang home audio yang kecil. Pilih speaker dengan nilai Qts diatas 0,4 EBP kurang dari 50 dan Xmax besar walaupun ini rumus mati tetapi sebagai putunjuk saja. Kotak dengan Lobang (Port) Kotak dengan knalpot Orde keempat Speaker kotak dengan lubang port sering juga disebut bass-reflex. Speaker ditempelkan di satu sisi. Satu sisi yang sama atau yang lain juga dilobangi untuk membentuk port atau ventilasi dengan luas tertentu dan panjang tertentu. Luas dan panjang port ini sangat kritis karena sangat berpengaruh pada hasil. Dengan demikina port dan speaker memberikan kontribusi bersama dalam menyediakan karakteristik respon yang diinginkan. Speaker biasanya diletakkan menghadap keluar walaupun arah yan lainnya juga diperbolehkan seperti menghadap kebelakang atau menghadap dengan sudut tertentu. Port itu ditala dengan luas mulut dan panjang tertentu pada frekuensi tertentu, misalnya f B, yang kemudian berfungsi sebagai filter lolos tinggi atau High Pass Filter (HPF) bagi speaker. Gerakan membran speaker akan miminum pada frekuensi f B ini dimana port kotak akan mengambil alih dalam mengeluarkan sebagian besar suara. Umumnya lereng kecuraman HPF yang terbentuk adalah 24dB/oktaf namun bisa dinaikkan atau diturunkan sekitar 5-6dB lagi tergantung pada titik frekuensi penalaan dan besar kecilnya volume kotak. Dengan memvariasi ukuran volume kotak dan penetapan frekuensi f B ini maka bisa didapatkan banyak sekali kemungkinan yang berbeda-beda pada hasil performansi dari satu speaker yang digunakan. Port itu juga bisa diatur sebagai peredam beban yang dihasilkan speaker di frekuensi di atas f B yang menghasilkan kotak suara seperti pada kotak suara tertutup. Teknik ini sangat pas jika memakai speaker dengan nilai EBP mendekati 100 atau lebih dan nilai Qts kurang dari 4,0 walaupun speaker dengan nilai lain juga boleh saja dicoba dengan teknik ini. sistem kotak dengan port adalah respon frekuensi rendah yang bisa dilebarkan hingga mencapai frekuensi yang ekstrim rendah. Titik -3dB atau f 3 bahkan bisa dicapai pada frekuensi 20Hz atau di bawahnya lagi. Keuntungan lainnya adalah kemampuan menangani daya yang lebih besar pada daerah frekuensi di atas f B. Secara umum sistem kotak dengan port akan lebih efisien sehingga bisa diperoleh level output suara (SPL) yang kira-kira 3dB lebih besar dibanding sistem kotak tertutup. Dengan penentuan volume kotak dan penalaan yang tepat akan menghasilkan sistem kotak suara yang menghasilkan respon suara yang dalam, rendah, sangat bertenaga, keras dan bulat. Iwan B Pratama Hal 2
utama sistem kotak dengan port adalah volume kotak yang lebih besar. Prediksi hasil cenderung lebih sulit ditebak. Masalah alignment speaker dengan port dan volume juga menentukan karena sistem dengan alignment yang tidak pas justru menghasilkan respon suara nada rendah yang lebih buruk bahkan sangat buruk. Diperlukan nilai parameter speaker yaitu data parameter TS yang akurat untuk mendapatkan hitungan volume dan port yang maksimum. Dalam hal ini penggunaan speaker dari merk-merk terkenal sangat disarankan karena data parameter TS yang disertakan sudah sangat akurat. Suara dentuman atau suara frekuensi rendah yang melebar pada daerah tertentu di bawah f B adalah hasil yang biasa didapati. Simpangan membran hingga Xmax mudah tercapai di bawah f B ini yang mengakibatkan bahaya kerusakan pada suspensi, koil dan konus speaker. Hal ini sebaiknya perlu untuk menggunakan high pass filter tambahan untuk frekuensi di bawah f B. Namun ini tidak mutlak perlu selama level power yang dipakai dan kandungan frekuensi di ekstra rendah masih dalam batas-batas yang tidak membahayakan speaker. Respon transien akan menurun yang menghasilkan kurva group delay yang khas sekitar 50mS. Masalah-masalah seperti itu adalah hasil umum yang biasa didapat pada sistem kotak dengan port. Luas lubang port sebaiknya cukup besar untuk menghidari suara keruh yang dihasilkan dari mulut port ini namun ini menuntut port yang lebih panjang pada nilai f B itu yang akhirnya mendorong volume kotak yang besar lagi. Aplikasi Terbaik Kotak dengat port cocok jika ingin hasil respon frekuensi terendah dan terkeras tetapi ukuran volume kotak bukan menjadi halangan. Aplikasi yang cocok untuk pemakaian Home Theatre, home audio atau club-club disco. Dengan perhitungan yang akurat maka bisa dihasilkan sistem kotak suara yang ideal untuk live performance dan sound profesional dimana hasil respon suara bass yang rendah dan keras diperlukan tetapi dengan mengorbankan respon transien yang tidak kritis. Kotak Bandpass Order 4 Sistem Dua Ruang Port/Tertutup order ke-4 Bagian depan dan belakang speaker berada dalam ruang yang terpisah. Ruang volume belakang speaker adalah dengan kotak tertutup sedang ruang bagian depan memakai prinsip kotak dengan port. Sebenarnya prinsip ini adalah menempatkan speaker dengan posisi dan arah yang bagaimanapun asal ruang belakang adalah kotak tertutup sedang ruang depan adalah kotak dengan port. Dasar rancangan bandpass order ke-4 ini adalah kotak sistem tertutup tetapi dengan tambahan di depannya sebuah ruang akustik dengan port yang berfungsi sebagai filter. Ruang depan ini juga berlaku sebagai pembatas lebar frekuensi speaker sehingga bisa meningkatkan SPL dalam daerah frekuensi kerjanya. Hasil dengan f 3 yang sangat rendah bisa didapat dengan mengorbankan efisiensi yang menurun dan kenaikkan riak gelombang respon. Hasil dengan SPL sangat tinggi bisa dicapai dengan cara menggeser f 3 ke atas lagi dan dengan lebar band frekuensi yang lebih sempit. Secara umum menghasilkan gerakan membran yang lebih kecil sehingga didapatkan kontrol konus yang lebih baik. Lebar band dan efisiensi akan berbanding lurus secara terbalik. Jadi Iwan B Pratama Hal 3
kalau lebar band mau dinaikkan maka efisiensi akan turun demikian sebaliknya jika lebar band diturunkan maka efisiensi akan naik secara proporsional. Dengan kebutuhan dua ruang akan cenderung membuat volume kotak yang lebih besar. lain adalah merancang dengan tepat, sehingga hasil bisa bervariasi karena perbedaan alignment antara ruang belakang dan depan dan karena kritisnya frekuensi penalaan. Hasil bisa mengarah ke bass dimana pada satu frekuensi tertentu terdengar sangat keras sedang di daerah frekuensi lainnya tidak. Efek ini yang disebut one tone bass. Untuk menghasilkan bandwidth yang lebar dan bermanfaat haruslah diabaikan timbulnya sejumlah riak-riak gelombang di daerah bandwidth dan mengorbankan efisiensi. Pemakaian harap hati-hati karena speaker dengan mudah dapat rusak yaitu terbakarnya spul koil karena adanya faktor pemampatan udara yang cukup tinggi yang mengakibatkan konus speaker sulit bergerak atau sedikit bergerak sehingga koil cepat menjadi panas. Aplikasi Terbaik Aplikasi umumnya di tempat-tampat dimana ukuran volume kotak tidak menjadi kendala dan kebutuhan mendapatkan SPL yang tinggi. Audio mobil sering juga memakai sistem ini karena adanya faktor gain ruang dari kabin mobil itu sendiri. Faktor gain kabin mobil itu sendiri akan memperlebar bandwidth dan respon frekuensi yang lebih mendatar tetapi masih mempertahankan SPL yang tinggi. Kotak Bandpass Order 6 Sistem Dua Ruang Port/Tertutup order ke-6 Speaker diletakkan pada dua ruang akustik terpisah dimana kedua ruang dihitung dan ditala sendiri-sendiri. Hasil akhir jika dirancang dengan baik akan menghasilkan sistem yang terbaik diantara sistem yang telah dibahas di atas. Sistem juga paling efisien dan hanya sedikit menghasilkan gerakan konus speaker sehingga menghasilkan distorsi suara yang rendah. Pada dasarnya ruang belakang dihitung dengan cara yang sama dengan model kotak dengan port sedang ruang depan berlaku sebagai ruang perangkap akustik dan sebagai filter. Efisiensi yang lebih baik lagi dalam bandwidth yang dipakai. Lebih dapat mengontrol lagi gerakan konus sehingga berkurangnya distorsi suara. SPL yang lebih tinggi mungkin sekali bisa dicapai dibanding sistem yang telah dibahas di atas. utama sistem ini adalah penghitungan rancangan yang sangat rumit walau demikian hasil yang didapat akan bervariasi karena berbagai kesulitan yang ditemui. Kadang sering harus dilakukan beberapa percobaan untuk mendapatkan hasil yang maksimal. lain adalah koil speaker mudah menjadi rusak karena panas yang berlebihan bahkan daun konus juga mudah sobek karena tingkat kompresi udara yang tinggi. Iwan B Pratama Hal 4
Extended Bass Shelf (EBS) EBS adalah salah satu variasi dari kotak dengan port yang membiarkan volume kotak diperbesar lagi antara 125% - 200% dari perhitungan optimal dan menala kotak pada frekuensi yang lebih rendah lagi. Hasil yang didapat adalah perubahan yang signifikan pada respon suara yang jauh lebih rendah. Bahkan jika respon frekuensi itu bisa digrafikkan akan terlihat bentuk kurva SPL yang meninggkat pada frekuensi di daerah f B. utama sistem EBS ini adalah untuk mendapatkan respon frekuensi yang bisa sangat/ekstrem rendah bahkan hingga dibawah 25Hz. Umumnya efisiensi sistem untuk daerah frekuensi dibawah 25Hz akan naik sedangkan untuk daerah frekuensi di atas 30Hz akan menurun tergantung pada penalaan sistem. Ukuran kotak adalah sangat besar. Penanganan daya speaker akan turun rata-rata 25% - 50%. Simpangan konus hingga Xmax lebih cepat tercapai di frekuensi f B atau di bawahnya. Respon suara kurang open dan nendang sehingga secara umum suara-suara bass terdengar soft saja. Respon antara 40Hz 60Hz terdengar berkurang. Umumnya lebih boros daya karena untuk menghasilkan frekuensi rendah dibutuhkan jauh lebih banyak volume udara yang harus digetarkan sehingga butuh simpangan konus yang semakin besar dan power untuk menggerakkan konus speaker yang semakin besar. Sebagai gambaran, dibutuhkan 8 kali lebih besar power untuk menghasilkan nada di 20Hz sehingga bersuara sama kerasnya di nada 40Hz. Radiator Pasif Radiator pasif menggunakan satu tambahan speaker untuk menggantikan sebagai port atau lobang seperti pada kotak dengan port. Dalam hal ini lobang port menggunakan speaker. Sehingga dalam hal ini perilaku sistem ini juga sama dengan sistem kotak port. Respon lereng suara akan mendekati -36dB/oktaf di bawah f B. Frekuensi resonansi sistem pasis radiator akan dipengaruhi oleh resonansi speaker yang digunakan sebagai radiator pasif. Dalam hal ini massa atau berat konus speaker akan sangat menentukan frekuensi resonansi itu. Jadi kita bisa menurunkan frekuensi resonansi hanya dengan manambahkan berat pada konus speaker radiator tersebut. Kalebihan sistem ini adalah penyederhanaan dalam menala kotak suara. Hanya dengan menambahkan berat pada konus speaker radiator atau mengurangi berat tersebut maka dapat menala frekuensi sistem kotak ini. Bahkan penalaan frekuensi secara presisi juga sangat dimungkinkan. Dengan hanya ukuran volume kotal yang kecil bisa ditala pada frekuensi yang rendah tanpa masalah bagaimana konstruksi port di dalam kotak. Dan karena tidak memakai lobang port, maka masalah timbulnya noise pada mulut lobang atau noise pada pipa port atau turbulensi udara Iwan B Pratama Hal 5
tidak akan terjadi lagi. Stabilitas speaker lebih bagus dibawah f B karena naiknya faktor redaman di daerah itu. Sehingga respon suara di bawah f B menjadi lebih terkontrol. sistem ini adalah harus menyediakan lagi satu speaker tambahan sebagai radiator pasif itu. lain adalah lereng turunnya respon suara di bawah f B yang cukup curam (36dB/oktaf) sehingga f 3 menjadi lebih tinggi. Jadi suara bass tidak akan terlalu bisa rendah. Biaya yang dikeluarkan akan lebih tinggi karena harus menyediakan satu speaker tambahan dibanding hanya dengan membuat pipa port pada sistem kotak port. Transmision Line Speaker ditempatkan pada suatu rongga akustik yang rumit atau pipa panjang yang umumnya disebut saluran transmisi. Panjangnya saluran transmisi ini tergantung dari nilai Fs dari speaker yang digunakan. Saluran bisa berupa bentuk luasan yang sama besar sepanjang saluran atau bisa bentuk luasan yang semakin mengecil. Tetapi umumnya saluran untuk dibuat berbelok atau ditekuk-tekuk sehingga secara keseluruhan bisa mengurangi ukuran kotak. Panjang saluran transmisi yang umum adalah 1/4 panjang gelombang Fs speaker yang digunakan. Dan sepanjang saluran itu ditempatkan material peredam suara yang menjamin perambatan gelombang akustik berlangsung pada kondisi yang isothermal yang juga akan mengurangi kecepatan laju udara di mulut saluran. Respon transien sistem ini akan lebih baik atau paling tidak sama baiknya dengan sistem kotak tertutup tetapi akan jauh lebih baik dibanding sistem kotak dengan port. Lereng pengurangan suara frekuensi rendah lebih landai dibanding kotak tertutup yaitu 10dB/oktaf saja sehingga sistem ini akan menghasilkan perbaikan suara bass yang lebih rendah. Colorasi bass pada frekuensi lebih tinggi juga berkurang karena berkurangnya puncak impedansi. Hasilnya suara bass yang lebih jernih, lebih murni dan lebih dalam. Satu-satunya kekurangan sistem ini adalah konstruksinya yan rumit dan tidak murah. Umum selalu dihasilkan bentuk volume kotak yang lebih besar atau bahkan sangat besar. Kadangkadang tidak semua speaker cocok dengan sistem kotak saluran transmisi ini. Compound atau Isobaric Driver ganda Sistem isobar ini menggunakan dua speaker yang ditempatkan bersama dalam satu kotak dengan menyediakan satu ruang udara diantara kedua speaker. Kedua speaker dihubungkan ke power amplifier dalam fase yang sama. Ruang antara kedua speaker harus dibuat sekecil mungkin sehingga sistem ini adalah sama dengan sistem dikotak lain kecuali nilai Vas yang digunakan harus dibagi 2. Hal ini berakibat bahwa sistem kotak suara ini hanya butuh separuh ukuran dari ukuran normalnya. Iwan B Pratama Hal 6
Respon suara bass yang meningkat. Suara bass dirasakan lebih ketat, lebih cepat, lebih akurat dan lebih nyata. Nilai Vas dari speaker tinggal separuhnya. Dan inilah kelebihan utama sistem ini yaitu mendapatkan respon suara bass yang rendah tetapi volume kotak hanya perlu separuhnya dari normal. Kerugian utama jelas yaitu harus sediakan satu speaker tambahan dan power amplifier. Efisiensi sistem kotak ini akan berkurang 3dB jika dibanding dengan sistem satu speaker karena penambahan massa konus dan pengurangan Vas. Jika dibuat perbandingan sistem isobarik dengan 2 speaker dengan sistem 2 speaker yang dipasang pada 2 kotaknya sendirisendiri, maka efisiensi sistem isibarik akan berkurang 6dB. Aplikasi terbaik Aplikasi sistem isobarik adalah jika diinginkan kotak speaker yang ekstrim kecil tetapi ingin respon bass yang rendah dan akurat dengan tidak enggan untuk mengorbankan tambahan speaker dan power amplifier. Push-Pull Driver Driver dorong-tarik Dua speaker ditempatkan pada ruang yang sama secara berbalikan arah. Kedua speaker kemudian disambungkan ke power amplifier dengan fase terbalik. Dengan konfigurasi ini dimungkinkan untuk menghilangkan harmonisa ganjil dan genap sehingga secara keseluruhan cacat harmonisa menjadi sangat kecil. Cacat-cacat lain karena perbedaan koil, konus, surround dan spider bisa saling menghilangkan antara satu speaker dengan speaker lainnya. Volume kotak suara perlu 2 kali lebih besar dari normal dan akan bisa didapatkan efisiensi yang 3dB lebih besar daripada satu kotak dengan satu speaker. Penanganan daya bisa 2 kali lebih besar. Respon frekuensi sama dengan kotak dengan satu speaker. Sistem bisa menangani daya yang 2 kali lebih besar dengan efisiensi yang 3dB lebih baik sehingga akan didapatkan SPL yang lebih besar. Sebenarnya hampir tidak ada kekurangan pada sistem ini kecuali harus membuat kotak yang 2 kali lebih besar. Iwan B Pratama Hal 7