AKUSTIK RUANG

AKUSTIK RUANGANDRY MARTANA - 00000000459

SEJARAHAkustik ( dari bahasa Yunani akouein = mendengar) adalah ilmu terapan yang dimaksudkan untuk memanjakan indra pendengaran Anda di suatu ruang tertutup terutama yang relatif besar. Arsitek Romawi dari abad ke 1 Marcus Pollio sudah mulai melakukan pengamatan cermat tentang gema dan interferensi (getaran-getaran suara asli dan getaran pantulan yang saling menghilangkan) dari suatu ruangan. Namun baru pada tahun 1856 akustik ini mulai dibangun sebagai suatu ilmu oleh Joseph Henry dan akhirnya dikembangkan penuh oleh Wallace Sabine di tahun 1900.

CABANG ILMU AKUSTIKMusical acoustics (acoustics of musical instruments)Electroacoustics (audio, Loudspeaker and microphone design)Architectural acoustics (auditoriums, listening rooms)Psychoacoustics (human hearing and perception of sound)Underwater acoustics (sonar, echo ranging, military applications)Medical ultrasonics (using sound to kill cancer cells without surgery)

PENGERTIANAkustik adalah ilmu yg mempelajari tentang suara, bagaimana suara diproduksi/dihasilkan, perambatannya, dan dampaknya, serta mempelajari bagaimana suatu ruang / medium meresponi suara dan karakteristik dari suara itu sendiri. Contoh sebuah kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan akustik :1. Suara manusia2. Suara pesawat terbang3. Suara sirine ambulans4. Suara alat musik

SUARA / BUNYIIlmu akustik erat kaitannya dengan suara. Apa yg dimaksud dengan suara? Suara adalah sebuah fenomena turut bergetarnya medium akibat getaran yg terjadi. Di dalam karakteristik sebuah suara terdapat :

FREKUENSI

Definisi dari frekuensi adalah banyaknya getaran dalam tiap detik. Untuk menghormati Heinrich Rudolf Hertz maka nama belakang dijadikan sebagai Satuan International ( SI ) untuk frekuensi. Apa itu 1Hz ? Banyaknya getaran sebanyak 1 kali dalam 1 detik. 1 Hz terdiri dari 1 Gelombang terdiri dari 1 bukit dan 1 lembah. Sama halnya dengan 25Hz artinya banyaknya getaran sebanyak 25 kali dalam 1 detik dan memiliki 25 bukit dan 25 gelombang. Beberapa sumber suara memiliki variasi frekuensi, maksudnya adalah saat sumber suara mengeluarkan bunyi, bunyi yang dihasilkan lebih dari 1 frekuensi.

SUARA / BUNYIB.DECIBEL (dB)

Decibel adalah satuan dari kekuatan suara. Alexander Graham Bell adalah ilmuwan yang menemukan Taraf Intensitas bunyi. Taraf intensitas bunyi terendah yang dapat didengar oleh telingan manusia adalah I = 10-12 W m-2 Nilai intensitas ini disebut harga ambang batas intensitas bunyi. Sedangkan intensitas bunyi yang masih dapat didengar oleh telinga manusia tanpa rasa sakit adalah 10-4 W m-2. Oleh karena interval intensitas bunyi yang dapat merangsang pendengaran manusia itu besar maka intensitas bunyi menggunakan skala logaritmik, bukan skala linear. Logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dan harga ambang intensitas bunyi disebut TARAF INTENSITAS BUNYI.I = P / AI = Intensitas bunyiP = Daya gelombang ( watt )A = Luas penampang ( m2 )TI = 10 log I/I0TI = Taraf Intensitas BunyiI = Intensitas bunyi ( W m-2 )I0 = Harga ambang intensitas bunyi ( W m-2 )= 10-12 W m-2

CONTOH KASUS1. Suatu sumber bunyi bunyi mengeluarkan suara dengan daya sebesar 20 watt. Tentukan :a. Intensitas Bunyi ;b. taraf intensitas bunyi pada jarak 40 cm dari sumber bunyi

Jawaban :P = 20 Wr = 40 cm = 0,4 metera. Intensitas bunyiI = P / 4r2= 20 W / 4 ( 0,4 )2I = 31,25 W / m2b. Taraf intensitas bunyiTI = 10 log I/I0= 10 log 31,25 / 10-12= 10 ( log 31,25- log 10-12 )= 10 ( 1,49 + 12 )= 134,9 dB

CONTOH KASUS2. Taraf intensitas suatu sumber bunyi pada jarak 10m adalah 110dB. Berapa taraf intensitas bunyi tersebut pada jarak 100m dari sumber ?

Jawaban :r1 = 10 meter TI1 = 110 dBr2 = 100 meter TI2 = ?TI 1 = 10 log I1/I0TI 2 = 10 log I2/I0TI 1 TI 2 = 10 (log I1/I0 log I2/I0)= 10 log (I1/I0 : I2/I0 )= 10 log I1/I2Mengingat I1 : I2 = 1/ r12 : 1/ r22Maka I1 / I2 / = r22 / r12 = 1002 / 102 = 102Dengan demikian, diperolehTI 2 = TI 1 10 log I1/I2TI 2 = 110 10 log 102TI 2 = 90 dB

Ada 3 hal yang mempengaruhi sebuah tatanan akustik ruang, yaitu :1. Ruang / medium2. Sumber Suara3. Penerima suaraTanpa salah satu dari mereka maka tidak akan pernah terjadi sebuah tatanan akustik. Tanpa ruang / medium bagaimana mungkin suara dapat merambat? Terlebih tanpa sumber suara. Tidak ada penerima suara itu artinya tidak ada pendengar. Tidak ada pendengar adalah hal yang sia-sia membangun akustik ruang yang bagus dan sumber suara bagus tanpa seorang pendengar. Jadi ketiganya harus ada.

Pada saat suara dihasilkan, ada 5 hal yang meliputi mengenai suara:1. Suara memiliki frekuensi2. Suara memiliki taraf intensitas bunyi (dB)3. Suara merambat melalui medium4. Suara dipantulkan5. Suara memiliki energiManusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia kira-kira dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz disebut ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik.

GELOMBANG BUNYIGelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia. Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara.

KECEPATAN BUNYIBunyi merambat di udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi merambat lebih lambat jika suhu dan tekanan udara lebih rendah. Di udara tipis dan dingin pada ketinggian lebih dari 11 km, kecepatan bunyi 1.000 km/jam. Di air, kecepatannya 5.400 km/jam, jauh lebih cepat daripada di udara Rumus mencari cepat rambat bunyi adalah v = s : t Dengan s panjang Gelombang bunyi dan t waktuHubungan antara kecepatan bunyi, frekuensi dan panjang gelombang adalah :V = f . V = Kecepatan rambat suara ( m/s )F = Frekuensi ( Hertz ) = Panjang gelombang ( Meter )

GEMAGema terjadi jika bunyi dipantulkan oleh suatu permukaan, seperti tebing pegunungan, dan kembali kepada kita segera setelah bunyi asli dikeluarkan. Kejernihan ucapan dan musik dalam ruangan atau gedung konser tergantung pada cara bunyi bergema di dalamnya. Gema adalah gelombang pantul/ reaksi dari gelombang yang dipancarkan bunyi.Setiap ruangan memiliki standar waktu gema ( Reveberation Time ) yang berbeda-beda, tergantung pada setiap kebutuhannya.

KRITERIA AKUSTIK DALAM PEMBUATAN RUANGDirect Arrivals "Menurut Suksmandhira (2010) secara harfiah, acoustic direct arrivals berarti setiap pendengar harus mendapatkan penglihatan yang jelas dan langsung relatif terhadap sumber suara sehingga pendengar dapat dengan jelas merasakan bahwa sumber suara memang datang dari arah objek sumber suara yang dilihat." Jadi, suatu ruangan memiliki direct arrival yang baik apabila di semua titik pendengar, pendengar merasakan bahwa suara yang datang kepadanya adalah berasal dari arah objek sumber suara yang mereka lihat. Sebaliknya, pada ruangan yang memiliki direct arrival yang buruk, ketika sumber suara berada pada posisi di depan para pendengar, maka suara yang terdengar seolah-olah berasal dari arah belakang atau samping pendengar. Secara kuantitatif, direct arrival suatu ruang ditentukan dari nilai waktu tunda antara suara langsung dengan suara pantul atau difraksi suara yang sampai ke pendengar. Waktu tunda yang baik untuk direct arrival ini berada pada interval 10-30 ms.

KRITERIA AKUSTIK DALAM PEMBUATAN RUANGIntimacy Kriteria ini menunjukkan persepsi seberapa intim kita mendengar suara yang dibunyikan dalam ruangan tersebut. Secara objektif, kriteria ini berkaitan dengan waktu tunda (beda waktu) datangnya suara langsung dengan suara pantulan awal yang datang ke suatu posisi pendengar dalam ruangan. Makin pendek waktu tunda ini, makin intim medan suara didengar oleh pendengar. Beberapa penelitian menunjukkan harga waktu tunda yang disarankan adalah antara 15 35 ms. Secara subjektif, intimacy membuat pengamat mendengar apa yang disampaikan oleh pembicara, baik itu artikulasi maupun nada bicaranya (Widarto, 2010).

KRITERIA AKUSTIK DALAM PEMBUATAN RUANGDiffusion Dalam arti secara harfiah, difus akustik berarti tersebarnya secara merata tingkat tekanan suara di dalam ruangan. Secara spesifik, difus ini juga diartikan sebagai ada tidaknya suara dengung (reverberant sound) yang sampai kembali ke sumber. Secara umum, pada semua jenis ruangan, difus akustik yang baik ditunjukkan dengan terdengarnya suara dengung yang kembali lagi ke sumber. Faktor difusi ini cukup berpengaruh terhadap kenyamanan akustik di dalam ruangan. Sebagai contoh, para pemain musik yang bermain dalam bentuk kelompok/grup tentu membutuhkan suara pantul atau pun suara dengung yang kembali lagi ke arah sumber agar kesemua pemain musik tersebut dapat bermain musik secara kompak, tepat pitch nya.

KRITERIA AKUSTIK DALAM PEMBUATAN RUANGWarmth Warmth memiliki arti seberapa lama respon waktu dengung pada suatu ruangan untuk sumber suara dengan frekuensi rendah, sedang, dan tinggi. Secara umum, klasifikasi frekuensi rendah adalah 125-250 Hz, frekuensi sedang adalah 500-1000 Hz, dan frekuensi tinggi adalah 2000-4000 Hz. Untuk sebuah ruangan yang diperuntukkan sebagai ruang untuk berbicara, maka respon waktu dengung yang baik adalah sama besar untuk semua frekuensi.

Berikut merupakan grafik yang menunjukkan variasi waktu dengung terhadap besar frekuensi:

KRITERIA AKUSTIK DALAM PEMBUATAN RUANGWaktu Dengung (Reverberation Time) Waktu dengung (T60) didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh tekanan suara dalam ruangan untuk meluruh 1/1000 dari tekanan suara mula-mula, atau tingkat tekanan suaranya berkurang sebanyak 60 dB, sejak sumber suara dihentikan (berhenti memancarkan suara). Pada praktik pengukuran waktu dengung, umumnya suara yang dihasilkan dari sumber sangat sulit untuk meluruh sebanyak 60 dB dan tetap berada di atas tingkat bising latar belakang dalam ruangan. Untuk itu digunakan beberapa metode untuk mendekati waktu dengung, dengan cara mengambil data peluruhan selama beberapa dB, kemudian mengekstrapolasi hasilnya sehingga menjadi 60 dB, dan menggunakan waktu hasil ekstrapolasi tersebut sebagai waktu dengung.

Umumnya dikenal tiga jenis parameter pendekatan waktu dengung, yaitu: 1. EDT (Early Decay Time): ekstrapolasi data peluruhan selama 5 dB s.d. 15 dB. 2. T20: ekstrapolasi data peluruhan selama 10 dB s.d. 30 dB. 3. T30: ekstrapolasi data peluruhan selama 10 dB s.d. 40 dB. Dengan menggunakan perangkat lunak pengolah data akustik, ketiga parameter tersebut dapat ditampilkan sekaligus setelah melakukan pengukuran dengan sinyal impulse response (sesaat) dalam ruangan.

Berikut merupakan grafik yang menunjukkan variasi waktu dengung berdasarkan volume dan fungsi ruangan:

KRITERIA AKUSTIK DALAM PEMBUATAN RUANGTingkat Bising Latar Belakang (Background Noise Level) Dalam setiap ruangan, dirasakan atau tidak, akan selalu ada suara. Hal ini menjadi dasar pengertian tentang adanya bising latar belakang (background noise). Bising latar belakang dapat didefinisikan sebagai suara yang berasal bukan dari sumber suara utama atau suara yang tidak diinginkan. Dalam suatu ruangan tertutup seperti auditorium maka bising latar belakang dihasilkan oleh peralatan mekanikal atau elektrikal di dalam ruang seperti pendingin udara (air conditioning), kipas angin, dan seterusnya. Demikian pula, kebisingan yang datang dari luar ruangan, seperti bising lalu lintas di jalan raya, bising di area parkir kendaraan, dan seterusnya.Bising latar belakang tidak dapat sepenuhnya dihilangkan, akan tetapi dapat dikurangi atau di-turunkan melalui serangkaian perlakuan akustik terhadap ruangan. Besaran bising latar belakang ruang dapat diketahui melalui pengukuran Tingkat Tekanan Bunyi (TTB) di dalam ruangan pada rentang frekuensi tengah pita oktaf antara 63 Hz sampai dengan 8 kHz, dimana hasil pengukuran digunakan untuk menentukan kriteria kebisingan ruang dengan cara memetakannya pada kurva kriteria kebisingan (Noise Criteria NC).

PENGETAHUAN DASAR AKUSTIKDalam perancangan bangunan, arsitek harus memikirkan persyaratan akustik dengan perhatian yang sama seriusnya dengan perhatian yang dicurahkan dalam memikirkan persyaratan lainnya seperti struktur, mekanikal-elektrikal, dan lain-lain. Akustik adalah ilmu interdisipliner yang berhubungan dengan studi dari semua gelombang mekanik dalam gas, cairan, dan padatan termasuk getaran , suara, ultrasound dan infra. Akustika dalah ilmu suara dan berkaitan dengan asal suara baik dalam ruang kosong, atau di pipa dan saluran, atau tertutup/terisolasi. Tugas utama akustik adalah untuk merumuskan hukum-hukum fisika yang mengatur suara ketika menyebar dalam ruang bebas.

PENGETAHUAN DASAR AKUSTIKAkustik adalah ilmu interdisipliner yang saling berhubungan dengan bidang lain - dengan fisika, teknik mesin dan listrik, kedokteran, psikologi, biologi, arsitektur dan konstruksi bangunan, musik, dll. Dalam ilmu akustik sering dipelajari tentang apa itu suara, sumber suara kebisingan suara, serapan suara dll. Perkembangan bisnis sistem tata suara dan juga peranan ilmu akustik untuk menunjang perkembangan rancangan arsitektur dan interior bagi ruangan yang dimanfaat untuk menunjang performansi sistem tata suara, pada saat ini menunjukkan peningkatan yang cukup menggembirakan. Hal ini ditunjukkan dengan bertambah banyaknya kebutuhan akan ruangan home theatre baik itu di ibukota maupun di kota-kota besar lainnya.

PENGETAHUAN DASAR AKUSTIKPerkembangan perangkat sistem tata suara yang menunjang home theatre inipun, menjadi pemicu bagi peningkatan minat dan kebutuhan para pengemar audio khususnya dan masyarakat pada umumnya. Perkembangan budaya karaoke pun menambah gairah perkembangan kebutuhan akan ruangan yang memiliki kondisi akustik yang memadai untuk kebutuhan tersebut. Apapun bentuk dan jenis ruangan atau venue yang membutuhkan perancangan akustik yang tepat, semestinya memiliki objektif untuk menghasilkan medan suara yang sesuai dengan tujuan dan maksud pemanfaatan ruangan atau venue tersebut. Sebelum membicarakan objektif tersebut, perlu kita pahami bersama mekanisme dari terjadinya suara dan juga medan suara di dalam ruangan.

PENGETAHUAN DASAR AKUSTIKAkustik Ruang terdefinisi sebagai bentuk dan bahan dalam suatu ruangan yang terkait dengan perubahan bunyi atau suara yang terjadi. Akustik sendiri berarti gejala perubahan suara karena sifat pantul benda atau objek pasif dari alam. Akustik ruang sangat berpengaruh dalam reproduksi suara, misalnya dalam gedung rapat akan sangat memengaruhi artikulasi dan kejelasan pembicara. Akustik ruang banyak dikaitkan dengan dua hal mendasar, yaitu : Perubahan suara karena pemantulan dan Gangguan suara ketembusan suara dari ruang lain. Dibutuhkan seorang ahli yang berlandaskan teori perhitungan dan pengalaman lapangan untuk mewujudkan sebuah ruang yang ideal, seperti home theatre, ruangan karaoke, raung rekaman , ruang pertemuan dan sejenisnya termasuk ruang tempat ibadah.

PENGETAHUAN DASAR AKUSTIKPengukuran jangka frekuensi dan besarnya, dapat dilakukan dengan bantuan sebuah RTA (Real Time Analyzer) untuk mengetahui dan menentukan frekuensi pantulan atau ketembusan, sehingga dapat ditentukan jenis material penyerap suara yang digunakan. Sebuah elemen penting dalam sebuah bangunan yang berfungsi adalah akustik bangunan benar. Mencapai tingkat rendah kebisingan latar belakang di kelas, misalnya, akan memastikan bahwa suara guru yang terdengar, suara dari sebuah orkestra akan optimal di sebuah gedung konser dengan akustik yang tepat. Studi sistematis akustik ruangan dimulai pada akhir abad kesembilan belas, dan akibatnya pemahaman ilmiah bangunan desain akustik hampir seluruhnya merupakan fenomena abad kedua puluh. Sarana untuk mencapai tingkat kebisingan yang rendah dalam bangunan dikembangkan selama abad kedua puluh.

PERMASALAHAN DALAM AKUSTIKSecara garis besar, permasalahan akustik dalam ruangan dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu pengendalian medan suara dalam ruangan (sound field control) dan pengendalian intrusi suara dari/ke ruangan (noise control). Pengendalian medan suara dalam ruang akan sangat tergantung pada fungsi utama ruangan tersebut. Ruang yang digunakan untuk fungsi percakapan saja, akan berbeda dengan ruang yang digunakan untuk mengakomodasi aktifitas terkait musik, serta akan berbeda pula dengan ruang yang digunakan untuk kegiatan yang melibatkan percakapan dan musik.Pengendalian medan suara dalam ruang (tertutup), pada dasarnya dilakukan untuk mengatur karakteristik pemantulan gelombang suara yang dihasilkan oleh permukaan dalam ruang, baik itu dari dinding, langit-langit, maupun lantai.

PENGENDALIAN MEDAN SUARA1. Elemen Pemantul (Reflector)

Elemen ini pada umumnya digunakan apabila ruang memerlukan pemantulan gelombang suara pada arah tertentu. Ciri utama elemen ini adalah secara fisik permukaannya keras dan arah pemantulannya spekular (mengikuti kaidah hukum Snellius: sudut pantul sama dengan sudut datang).

PENGENDALIAN MEDAN SUARA2. Elemen Penyerap (Absorber)

Elemen ini digunakan apabila ada keinginan untuk mengurangi energi suara di dalam ruangan, atau dengan kata lain apabila tidak diinginkan adanya energi suara yang dikembalikan ke ruang secara berlebihan. Efek penggunaan elemen ini adalah berkurangnya Waktu Dengung ruang (reverberation time). Ciri utama elemen ini adalah secara fisik permukaannya lunak/berpori atau keras tetapi memiliki bukaan (lubang) yang menghubungkan udara dalam ruang dengan material lunak/berpori dibalik bukaannya, dan mengambil banyak energi gelombang suara yang datang ke permukaannya. Khusus untuk frekuensi rendah, elemen ini dapat berupa pelat tipis dengan ruang udara atau bahan lunak dibelakangnya.

PENGENDALIAN MEDAN SUARA3. Elemen Penyebar (Diffusor)Elemen ini diperlukan apabila tidak diinginkan adanya pemantulan spekular atau bila diinginkan energi yang datang ke permukaan disebarkan secara merata atau acak atau dengan pola tertentu, dalam level di masing-masing arah yang lebih kecil dari pantulan spekularnya. Ciri utama elemen ini adalah permukaannya yang secara akustik tidak rata. Ketidakrataan ini secara fisik dapat berupa permukaan yang tidak rata (beda kedalaman, kekasaran acak, dsb) maupun permukaan yang secara fisik rata tetapi tersusun dari karakter permukaan yang berbeda beda (dalam formasi teratur ataupun acak). Energi gelombang suara yang datang ke permukaan ini akan dipantulkan secara no spekular dan menyebar (level energi terbagi ke berbagai arah). Elemen ini juga memiliki karakteristik penyerapan.

PENGENDALIAN MEDAN SUARAPada ruang (akustik) riil, 3 elemen tersebut pada umumnya dijumpai. Komposisi luasan per elemen pada permukaan dalam ruang akan menentukan kondisi medan suara ruang tersebut. Bila Elemen pemantulan menutup 100 % permukaan, ruang tersebut disebut ruang dengung (karena seluruh energi suara dipantulkan kembali ke dalam ruangan). Medan suara yang terjadi adalah medan suara dengung. Sebaliknya, apabila seluruh permukaan dalam tertutup oleh elemen penyerap, ruang tersebut menjadi ruang tanpa pantulan (anechoic), karena sebagian besar energi suara yang datang ke permukaan diserap oleh elemen ini. Medan suara yang terjadi disebut medan suara langsung. Medan suara ruang selain kedua ruang itu dapat diciptakan dengan mengatur luasan setiap elemen, sesuai dengan fungsi ruang.

PENGENDALIAN MEDAN SUARAUntuk pemakaian pengendalian medan suara dalam ruang yang lebih detail, sebuah elemen bisa dirancang sekaligus memiliki fungsi gabungan 2 atau 3 elemen tersebut. Misalnya gabungan Penyerap dan Penyebar dikenal dengan elemen Abfussor atau Diffsorbor, gabungan antara pemantul dan penyebar, dsb. Pola pemantulan 3 elemen tersebut merupakan fungsi dari frekuensi gelombang suara yang datang kepadanya