BAB II PARAMETER PARAMETER AKUSTIK RUANGAN Pada bab ini akan dibahas teori apa saja yang menunjang untuk mendeskripsikan bagaimana keadaan akustik dari BU UKSW. Dengan teori teori yang akan dibahas di bab ini diharapkan penulis akan bisa menyajikan informasi yang jelas mengenai keadaan akustik dari ruangan yang akan diukur. Objek dari tugas ini adalah gedung BU UKSW. BU UKSW ini merupakan salah satu ruang auditorium yang dimiliki oleh kampus UKSW yang sering digunakan untuk berbagai acara kampus maupun di luar kampus seperti seminar, kuliah umum, wisuda, konser musik, kebaktian, pentas seni fakultas dan lain lain. Auditorium sendiri berasal dari kata audiens yang berarti penonton atau penikmat dan rium yang berarti tempat. Sehingga auditorium dapat diartikan sebagai tempat berkumpul penonton untuk menyaksikan suatu pertunjukan tertentu. Berdasarkan jenis aktivitas yang dapat berlangsung di dalamnya, maka suatu auditorium dapat dibedakan menjadi [9]: 1. Music Auditorium yaitu auditorium yang mengutamakan fungsinya sebagai tempat dengan aktivitas utama sajian kesenian musik. 2. Speech Auditorium yaitu auditorium yang mengutamakan fungsinya sebagai tempat untuk pertemuan dengan aktivitas utama percakapan (speech) seperti seminar, rapat, konferensi, kuliah, dan lainnya. 3. Auditorium multi-fungsi yaitu auditorium yang tidak dirancang secara khusus untuk fungsi percakapan atau musik saja, namun sengaja dirancang untuk mewadahi keduanya. 6
7 Untuk auditorium multi-fungsi tentunya diharapkan agar kualitas suara yang dihasilkan bisa didengar dengan baik, baik untuk percakapan maupun untuk sajian musuk. Tentunya harus ada kompromi yang baik antara akustik pembicaraan dan akustik musik untuk bisa memenuhi harapan tersebut. Dalam hal ini BU UKSW bisa digolongkan ke dalam auditorium multi fungsi. Prinsip perancangan maupun pengukuran akustik ruang meliputi ruang terbuka dan ruang tertutup. Auditorium dan recital hall termasuk dalam ruang tertutup karena dibatasi oleh lantai, dinding pembatas dan langit-langit. Ada 3 jenis suara yang sampai ke telinga pendengar dalam ruang tertutup, yaitu suara langsung (direct sound), pemantulan awal (early reflection) dan pemantulan akhir (late reflection). Pada awalnya penonton langsung mendengar suara langsung yang tanpa pantulan, kemudian diikuti oleh pemantulan awal dan pemantulan akhir dengan waktu tunda tertentu. Hal ini bisa terlihat di Gambar 2.1. Tanggapan impuls mengandung semua informasi yang dibutuhkan dari sebuah ruangan [6]. Bunyi tanggapan impuls yang dihasilkan sumber bunyi akan merambat ke segala arah. Dan bunyi yang didengar oleh pendengar tanpa adanya pantulan awal disebut suara langsung. Kemudian suara langsung diikuti oleh suara pantulan oleh dinding dan benda lain yang didekat sumber suara yang disebut pemantulan awal. Bunyi akan terus dipantulkan melewati pendengar sampai energi bunyi itu habis. Dan kemudian akan diikuti oleh pemantulan akhir yang kerapatannya lebih meningkat seiring berjalannya waktu, tapi karena adanya penyerapan oleh benda-benda pembatas maupun udara maka lama-kelamaan bunyi akan meluruh. Gambar 2.1. menggambarkan jika sebuah ruangan diberi sumber bunyi impuls maka pada tanggapan impuls terdapat suara langsung dan setelah selang waktu yang sangat pendek diikuti oleh pemantulan-pemantulan awal dan kemudian pemantulan
8 yang saling tumpang tindih hingga peluruhan terjadi. Pemantulan-pemantulan awal ini berperan besar pada total energi bunyi tanggapan impuls. Pemantulan awal ini bisa membuat bunyi langsung dikuatkan atau terdengar lebih jelas [7]. Gambar 2.1. Contoh dimulainya tanggapan impuls dalam ruangan yang besar Berdasarkan penelitian Haas, pemantulan dengan waktu tunda pantulan 50 ms sampai 80 ms setelah suara langsung menguntungkan manusia karena telinga dapat menggabungkannya dengan suara asli dan memberi kesan bunyi lebih keras dari suara asli. Tetapi pemantulan yang waktu tundanya lebih dari 80ms sudah didominasi gema (echo) yang membuat suara asli sulit didengar. Efek ini dikenal dengan efek Haas [8]. Kemampuan telinga menggabungkan bunyi pada waktu tunda 50 ms sampai 80 ms ini dimanfaatkan sebagai parameter akustik subyektif. Clarity menggambarkan perbandingan pemantulan awal setelah suara langsung terhadap pemantulan akhir. Clarity menggambarkan tingkatan detail dari ucapan ataupun musik yang bisa diperoleh oleh penonton. Parameter objektif untuk mengukurnya adalah Clarity C 80. Parameter subjektif lainnya adalah kepemantulan (reverberance) dan kekerasan bunyi (loudness). Kepemantulan merupakan hasil pemantulan akhir yang dapat
9 mengaburkan ucapan ataupun musik apabila waktunya berlebihan dan dapat menguntungkan apabila waktunya ideal sesuai dengan fungsi ruang. Pada ucapan, jika kepemantulannya berlebihan akan menghilangkan kejelasan konsonan karena tertabiri oleh bunyi vokal yang lebih keras dan lama. Sedang untuk musik, kepemantulan akan menyebabkan efek kepenuhan suara dan bisa mencampurkan bunyi suara dari alat musik yang berbeda-beda [6]. Parameter obyektif untuk mengukur kepemantulan adalah waktu peluruhan dini (Early Decay Time) (EDT). Sedangkan pengaruh ruangan pada kekerasan (loudness) yang dirasakan juga merupakan salah satu aspek penting dalam akustik ruang. Parameter obyektif untuk mengukurnya adalah kekuatan bunyi (sound strength) (G). Pada sub bab-sub bab berikut akan dibahas parameter parameter akustik yang digunakan pada saat pengukuran yang akan bisa menjelaskan kondisi akustik dari ruangan yang akan diukur. 2.1. Waktu Kerdam (Reverberation Time RT) Kerdam (Reverberation) adalah pantulan-pantulan bunyi yang masih bertahan dalam selang waktu tertentu dalam ruang tertutup setelah sumber bunyi mati. Sedangkan waktu kerdam (Reverberation time RT) adalah selang waktu yang dibutuhkan bunyi untuk meluruh sebesar 60 db dari aras tekanan bunyi semula setelah bunyi dimatikan [9]. Dengan nilai waktu kerdam yang besar maka bunyi akan semakin lama bertahan dalam ruang dan ruang menjadi bergaung. Untuk mendapatkan penurunan tekanan bunyi 60 db sangat sulit karena umumnya kekuatan tekanan bunyi di dalam ruang tidak sampai 60 db di atas kekuatan tekanan aras bising latar belakangnya. Maka dari itu pengukuran RT menggunakan peluruhan dari -5dB sampai -35dB (dikenal dengan T 30 ) atau -5dB sampai -25dB
10 (dikenal dengan T 20 ) yang akan digunakan untuk menentukan tingkat peluruhan dan kemudian akan diekstrapolasi untuk memperoleh penurunan sebesar 60dB [5]. Metode lain untuk menentukan RT dari analisis tanggapan impuls adalah Schroeder s backward integration. Teknik ini merupakan teknik untuk memperoleh integrasi mundur (backward integration) dari kuadarat dari tanggapan impuls. Kemiringan kurva yang diperoleh seperti yang terlihat pada Gambar 3.2. sama dengan rata-rata dari energy decay oleh eksitasi random noise, <g 2 (t)>, seperti rumus dibawah ini [5] ~ (2.1) Dimana h(t) merupakan tanggapan impul dari sebuah ruangan. Gambar 2.2. Kurva peluruhan RT yang diperoleh dengan Schroeder s backward integration Kurva yang diperoleh dari integrasi mundur (backward integration) menunjukkan hasil yang lebih halus dan akurat dibandingkan yang diperoleh dari eksitasi random noise, sehingga akan diperoleh estimasi nilai RT yang lebih baik. Semakin tinggi waktu kerdam dalam suatu ruang maka ruang tersebut akan lebih bersifat gaung. Dalam pembicaraan, suku kata atau bahkan kata yang sedang diucapkan
11 akan terganggu gaung. Sedangkan ruang dengan waktu kerdam yang sangat rendah akan berkesan mati, karena bunyi yang terjadi akan dengan segera meluruh dan lemah. Suatuu ruang akan memilikii nilai waktu kerdam yang optimal tergantung dari kegunaan ruang dan volume ruang tersebut, seperti yang tampak padaa Gambar 2.3. [11]. Gambar 2.3 Grafik waktu kerdam ideal untuk beberapa jenis musik dan wicara sebagai fungsi volume ruang Gambar 2.3 adalah grafik waktu kerdam optimal untuk frekuensi 500 Hz dengan toleransi pada ruangan jika sedang digunakan berkisar 10 sampai 20 persen. [11]. Sebagai contoh dari Gambar 2.3, waktu kerdam 1.15 detik akan sangat baik untuk musik kamar (chamber music) dalam ruang pertunjukan bervolume 1200 m 3. Berdasarkan bakuan ISO 3382, waktu kerdam RT diukur pada frekuensi 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 khz, 2 khz, dan 4 khz. [12]. Dari Gambar 2.3. dapat disimpulkan bahwa RT untuk ruangan yang digunakan untuk percakapan (speech) lebih pendek dibandingkann dengan RT untuk ruangan yang digunakan untuk musik (auditorium musik).
12 Dengan mengukur dan memperoleh nilai RT akan diketahui apakah BU UKSW memiliki waktu kerdam yang cocok untuk auditorium multi-fungsi ataukah memiliki RT yang cocok untuk auditorium musik ataupun auditorium speech. 2.2. Waktu Peluruhan Dini (Early Decay Time EDT) Pada saat ada pendengar di dalam ruangan, peluruhan level suara sebesar 60dB sulit dideteksi oleh telinga manusia. Hal ini disebabkan adanya bising latar belakang. Oleh karena itu, untuk mengukur waktu kerdam seringkali digunakan parameter EDT yang merupakan pembaharuan perhitungan waktu kerdam [6]. EDT merupakan waktu yang diperlukan untuk peluruhan awal sebesar 10 db yang kemudian hasilnya dikali dengan enam atau diekstrapolasi secara linier hingga 60 db. Di sebuah ruangan, tingkat peluruhan yang terjadi di awal kurva peluruhan diketahui sangat berbeda dengan peluruhan di akhir kurva tersebut. Ketika pertunjukan musik atau percakapan sedang berlangsung, bagian akhir dari pemantulan akan tertabiri oleh suku kata yang berikutnya atau not musik berikutnya. Oleh karena itu EDT dikatakan memiliki hubungan yang lebih baik dengan kepemantulan (reverberance). Hal ini dikarenakan waktu peluruhan dini(early decay time) merupakan perhitungan waktu kerdam yang didasarkan pada pengaruh bunyi awal yaitu bunyi langsung dan pantulan-pantulan awal yaitu waktu yang dibutuhkan energi bunyi untuk meluruh sebesar 10dB. Jadi EDT ditentukan dari peluruhan awal saja, tidak dari peluruhan akhir. Detail perilaku kurva kerdam pada saat awal pemantulan dipengaruhi oleh tingkat relatif dan distribusi pada saat pemantulan awal yang sangat dipengaruhi oleh posisi sumber dan penerima dalam ruangan. Oleh karena itu nilai dari EDT sering ditemukan bervariasi di seluruh ruangan yang mana jarang terjadi pada waktu kerdam [6].
13 Bentuk ruangan menentukan perbedaan besar antara EDT dan RT. Keseluruhan RT tidak menunjukkan variasi yang cukup besar karena proses peluruhan secara keseluruhan terdiri dari banyak pantulan dengan penundaan dan kekuatan yang berbeda yang datang dari seluruh tembok sementara EDT dipengaruhi secara kuat oleh pantulan awal, sehingga EDT jelas bergantung pada posisi yang diukur dan detail dari geometri ruangan. Jadi ruangan dengan volume sama tetapi bentuk geometrinya berbeda akan memiliki EDT yang nilainya berbeda. Dengan mengukur dan memperoleh nilai EDT akan diketahui bagaimana kepemantulan (reverberance) pada BU UKSW. 2.3. Clarity Clarity menggambarkan kemampuan untuk mendengar bunyi secara jelas, bersih dan detai-detailnya dapat mudah dibedakan [9]. Clarity dalam musik adalah kondisi ketika bunyi instrumen musik yang satu dapat dibedakan dengan mudah terhadap suara instrumen musik lainnya. Objective Clarity berhubungan dengan penilaian subyektif dari clarity. Ketika pemantulan-pemantulan ditunda tidak lebih dari 50-80 ms dari suara langsung, telinga akan menggabungkannya bersama suara langsung, yang berarti kita dapat menerima efeknya memperjelas, suara langsung dikuatkan oleh pantulan-pantulan itu. Bunyi dalam ruang membutuhkan pantulan-pantulan agar dapat terdengar dengan jelas. Tanpa pantulan-pantulan, ruang akan berkesan mati di mana bunyi dari sumber bunyi akan langsung lenyap setelah sumber bunyi mati. Tetapi dengan pantulanpantulan yang terlalu banyak, terutama pantulan-pantulan lanjut, akan didapat ruang yang bergaung dan tidak jelas untuk percakapan maupun musik. Wicara membutuhkan pantulan-pantulan lebih sedikit daripada yang dibutuhkan musik agar dapat terdengar
14 jelas. Musik membutuhkan pantulan-pantulan yang lebih banyak daripada yang dibutuhkan wicara agar musik yang terdengar menjadi lebih enak didengar. Oleh karena itu, batas rasio perbandingan kejelasan musik ditentukan 50 milidetik oleh Bradley dan batas untuk rasio perbandingan kejelasan musik ditentukan 80 milidetik oleh Reichardt. [6]. Sehingga parameter objektif yang membandingkan energi tanggapan impuls sebelum dan sesudah 50 ms atau 80 ms untuk menggambarkan clarity. Clarity C 80 merupakan besaran yang didapat dari energi bunyi yang datang pada 80 ms pertama bila dibandingan dengan energy bunyi yang datang sesudahnya, seperti yang tertulis pada persamaan (2.2). Sedangkan p(t) merupakan tanggapan impuls yang diukur. Pembagian waktu antara bunyi yang pertama kali datang dan bunyi yang datang sesudahnya ditetapkan 80 ms untuk musik [8] sedangkan untuk percakapan (speech) ditetapkan sebesar 50 ms. Semakin tinggi nilainya maka kejelasan musik akan semakin berkurang. Sedangkan untuk C 50 semakin tinggi nilainya maka kejelasan percakapan akan semakin berkurang. Clarity bisa dinyatakan dengan rumus berikut 10 (2.2) = clarity index t c = early limit time, 50 atau 80 ms Kejelasan wicara diukur pada frekuensi 500 Hz, 1 khz, 2 khz, dan 4 khz. [8]. Menurut Marshall C50 pada frekuensi pada frekuensi 500 Hz, 1 khz, 2 khz, dan 4 khz memberikan kejelasan dari seluruh wicara berturut-turut sebesar 15%, 25%, 35%, dan 25% (faktor pembobot) [10]. Nilai kejelasan wicara dikalikan dengan faktor pembobotnya masing-masing kemudian dijumlahkan untuk mendapatkan kejelasan wicara total terbobot (weighted and summed) [13]. Nilai ini juga dikenal sebagai C50 ( speech average ) seperti ditunjukkan oleh persamaan (2.3) [5].
15 C 50( speechaverage ) = 0.15. C 50(500Hz) + 0.25. C 50(1kHz) + 0.35. C 50(2kHz) + 0.25. C 50(4kHz) db (2.3) Kejelasan musik diukur pada frekuensi 500 Hz, 1 khz, dan 2 khz. Nilai C80 pada frekuensi tersebut kemudian dirata-ratakan untuk mendapatkan kejelasan musik rerata terlihat pada rumus (2.4) [10]. Kejelasan musik rerata ini dinilai kualitasnya berdasarkan fungsi ruangannya seperti yang diusulkan oleh Marshall. Dengan nilai kejelasan musik dan skala Marshall dapat ditentukan suatu ruang untuk pertunjukan organ, pertunjukan opera simponi, atau pertunjukan alat musik. "musicaverage" (2.4) Nilai optimum dari C80 tergantung dari jenis musik yang ditampilkan, tetapi nilai yang biasa digunakan adalah -2dB sampai +2dB dengan toleransi nilai -3dB. Pada baris depan tempat duduk mungkin ditemukan nilai +3dB sampai +8dB. Dengan mengukur dan memperoleh nilai C80 dan C50 akan diperoleh bagaimana kejelasan (clarity) musik maupun kejelasan wicara pada gedung BU UKSW. 2.4. Kekuatan Bunyi (Sound Strength G) Kekuatan bunyi (Sound strength) merupakan perbandingan logaritmik antara integrasi dari kuadrat tanggapan impuls yang terukur dengan tanggapan impuls yang terukur pada jarak 10m dari sumber bunyi, seperti ditunjukkan dengan rumus dibawah ini. (2.5)
16 Dari hukum inverse square law diketahui bahwa setiap pertambahan jarak dua kali dari jarak awal maka kekuatan bunyi akan berkurang sebesar 6dB. Dengan pengukuran sound strength akan diketahui seberapa besar penguatan yang dilakukan oleh ruangan tersebut dan juga apakah level kekerasan suara tersebar dengan baik. Bradley dan Soulodre mengadakan percobaan untuk menentukan seberapa tingkat waktu kerdam dan faktor kekuatan (sound strength) pada frekuensi rendah menentukan persepsi suara bass di ruang konser [14]. Dari hasil percobaan terlihat bahwa tingkat bass yang dirasakan meningkat hampir linear dengan peningkatan kekuatan G pada pita frekuensi terendah (125 Hz) [10]. Dari percobaan yang dilakukan Gade dan Rindel telah menunjukkan bahwa G menunjukkan penurunan secara linear dari depan ke belakang pada ruangan sebesar 1dB -3.3 db setiap dua kali pertambahan jarak [10]. Pada skripsi ini akan digunakan G mid yang merupakan rata-rata dari G yang diukur pada frekuensi 500 Hz dan 1kHz. Pada frekuensi rendah G sangat penting peranannya, karena G berperan dalam persepsi dari suara bass. Maka diukur G low, yaitu rata-rata dari G yang diukur pada frekuensi 125 Hz dan 250 Hz. Pada tugas akhir ini akan dianalisis G mid dan G low.