STUDI PUSTAKA AKUSTIK RUANG KELAS

DAN HOME THEATER DENGAN STUDI KASUS C107

Oleh

Yenti Fransiska

NIM : 612006009

Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

dalam

Konsentrasi Teknik Telekomunikasi

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

November 2011

STUDI PUSTAKA AKUSTIK RUANG KELAS

DAN HOME THEATER DENGAN STUDI KASUS C107

Disusun Oleh

YENTI FRANSISKA

NIM : 612006009

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

sebagai salah satu persyaratan guna mencapai

SARJANA TEKNIK ELEKTRO

dalam

Konsentrasi Teknik Telekomunikasi

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

Disahkan Oleh

Pembimbing I Pembimbing II

DR. Matias H. W. Budhiantho F. Dalu Setiaji, MT.

Tgl ………………………… Tgl …………………………

i

STUDI PUSTAKA AKUSTIK RUANG KELAS DAN HOME

THEATER DENGAN STUDI KASUS C107

Yenti Fransiska

NIM: 612006009

Fakultas Teknik Elektro dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

2011

Pembimbing:

DR. Matias H. W. Budhiantho

F. Dalu Setiaji, MT.

INTISARI

Standar akustik ruang kelas dan home theater berbeda sesuai fungsinya.

Pemasangan penguat bunyi berguna untuk membuat suara menjadi lebih keras dan jelas.

Sehingga, pembicara tidak perlu berteriak agar suaranya dapat terdengar oleh pendengar.

Namun, jika karakteristik akustik ruangan tidak baik maka suara yang dihasilkan pun

tidak sesuai dengan yang diinginkan, kejernihan (clarity) wicara dan musik tidak

tercapai. Standar akustik ruang kelas adalah waktu kerdam 0,6-0,7 sekon sesuai volume

ruang, S/N +15 dB, aras bising latar belakang 35 dB, NC-25 sampai NC-30, STC

minimal bergantung pada ruang sebelahnya. Standar akustik home theater adalah waktu

kerdam 0,2 - 0,4 sekon sesuai dengan volume ruang, NC- 30, STC minimal 65 dB.

Tujuan dari Tugas Akhir ini yaitu membahas parameter akustik ruang tertutup

yang berpengaruh pada wicara dan musik, dan merancang suatu ruang dengan

perancangan yang luwes, sehingga dapat mudah diubah-ubah saat ruang dibutuhkan

sesuai dengan fungsinya supaya inteligibilitas suara optimum dapat tercapai. Parameter-

parameter yang dibahas meliputi bentuk dan ukuran ruang, material, waktu kerdam, aras

bising latar belakang, clarity, definition. Program EASE digunakan untuk mensimulasi

studi kasus ruang C107 apakah perancangan sesuai dengan persyaratan akustik ruang.

ii

KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis mengucapkan terima kasih dan syukur kepada Tuhan

Yesus Kristus atas bantuan dan kerja samanya.

Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak lain yang

telah memberikan segala bentuk bantuan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, yaitu

1. Mama dan papa yang luar biasa atas dukungan doa, semangat, dan finansial.

2. Diriku sendiri yang berusaha untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini sampai benar-

benar beres res. Koko Rudi, cece Yen Ling, dan ko Ayong yang terus

mengingatkan jangan menyerah.

3. Bapak DR. Matias H.W. Budhiantho selaku pembimbing I dan juga telah

mengenalkan ilmu akustik ke penulis, dan Bapak F. Dalu Setiaji, MT. sebagai

pembimbing II yang telah memberikan solusi, dan saran.

4. Minyak kayu putih Sidola yang menenangkan jiwa penulis.

5. Mas Willy Ouw atas kebhersamaan, dhoa, dan kreativitas kepekok’anmu. Makasih

yak bhuat doa papa dan mamamu, serta ccmu jugha.

6. Bob’03, Erisman’05, Budhi’05, Jan’05, Estya’05 makasih banyak buat saran-saran

dan semangat juang. Thx buat pertolongannya.

7. Kamar kost dan teman-teman kost Puteri Sion ci Silvi, Madam, Acong, ci Ipeh, ci

Tampan, kak Eni, kak Tri, kak Ruth. Senang berkenalan dan bersahabat dengan

kalian ^,^ Terima kasih buat cintanya kepada adikmu ini, “Akhirnya aku

luluuuuuussss”

8. Oh pencipta sekaligus perangkatnya...my printer, laptop, HP, dan radio...kalian

sungguh sangat berguna.

iii

9. Para dosen, teman-teman 2006, Onche Lenny serta semua orang (baik secara

sengaja dan tidak sengaja namanya tidak disebutkan oleh penulis) yang telah

membantu penyelesaian Tugas Akhir.

10. Terima kasih banyak buat Fakultas Teknik Elektro dan Komputer UKSW yang

telah membuat penulis belajar tentang perjuangan hidup.

Semoga kebaikan yang telah diberikan kalian tidak berhenti sampai di sini, dan

Tugas Akhir ini dapat bermanfaat buat orang lain.

Salatiga, November 2011

Penulis

iv

DAFTAR ISI

Halaman

INTISARI ................................................................................................ i

KATA PENGANTAR ............................................................................. ii

DAFTAR ISI ........................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................... vi

DAFTAR TABEL ................................................................................... x

DAFTAR SIMBOL . ............................................................................... xi

BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................... 1

1.1 Tujuan ................................................................................... 1

1.2 Latar Belakang Masalah ........................................................ 1

1.3 Sistematika Penulisan ............................................................ 4

BAB II. AKUSTIK RUANG ................................................................... 6

2.1 Efek Haas .............................................................................. 8

2.2 Early Energy: Clarity dan Definition ..................................... 9

2.2.1 Clarity .......................................................................... 10

2.2.2 Definition ..................................................................... 12

2.3 Waktu Kerdam (Reverberation Time) .................................... 13

2.4 Penyerap Bunyi (Absorber).................................................... 18

v

2.4.1 Koefisien Penyerapan, Pemantulan, dan Transmisi Bunyi 19

2.4.2 Penyerap Berpori (Porous Absorber) ............................ 21

2.4.3 Penyerap Membran (Membrane Absorber) ................... 22

2.4.4 Penyerap Resonator (Helmholtz Resonator) .................. 24

2.5 Pemantul Bunyi (Reflektor) ................................................... 25

2.5.1 Muka Gelombang dan Sebaran Pemantulan .................. 26

2.5.2 Penyebar Bunyi Schroeder ............................................ 27

BAB III. PERANCANGAN AKUSTIK RUANG KELAS ........................ 29

3.1 Persyaratan Akustik Ruang Kelas ........................................... 31

3.2 Distribusi Bunyi ..................................................................... 36

3.3 Kerdam Ruang Kelas.............................................................. 39

3.4 Isolasi Bising ......................................................................... 41

3.4.1 Rugi Transmisi (Transmission Loss) .............................. 42

3.4.2 Sound Transmission Class (STC)................................... 44

BAB IV. AKUSTIK RUANG HOME THEATER ..................................... 46

4.1 Persyaratan Akustik Ruang Home Theater .............................. 48

4.2 Pengendalian Frekuensi Rendah ............................................. 50

4.2.1 Ukuran dan Bentuk Home Theater .............................. 50

4.2.2 Bass Trap ................................................................... 54

4.3 Posisi Pendengar .................................................................... 59

4.4 Peletakkan Penyuara............................................................... 60

vi

BAB V. STUDI KASUS RUANG C107 ................................................... 64

5.1 Pengukuran Parameter Akustik Ruang C107 ........................... 65

5.1.1 Pengukuran Tanggapan Impuls Ruangan ..................... 66

5.1.2 Perbandingan Sinyal terhadap Bising Ruang C107 ....... 73

5.1.3 Pengukuran Bising Latar Belakang .............................. 75

5.2 Simulasi Perangkat Lunak EASE Ruang C107 ........................ 78

5.3 Perencanaan Ruang C107 Menjadi Ruang Kelas dan

Home Theater ........................................................................ 85

5.3.1 Simulasi EASE Ruang Kelas C107 .............................. 86

5.3.2 Simulasi EASE Bioskop Rumah C107......................... 94

5.4 Penyesuaian Bahan Penanganan Masalah Akustik Ruang

C107 ...................................................................................... 99

BAB VI. KESIMPULAN ......................................................................... 105

6.1 Kesimpulan ........................................................................... 105

6.2 Saran ..................................................................................... 106

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 107

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Grafik Hubungan Waktu Kerdam dengan Volume Ruang ... 3

Gambar 2.1 Efek Haas pada Sistem Pendengaran Manusia ................... 9

Gambar 2.2 Ilustrasi Tanggapan Impuls Suatu Ruangan ........................ 10

Gambar 2.3 Hubungan antara Inteligibilitas Percakapan dengan

Definition .......................................................................... 13

Gambar 2.4 Koordinat Polar Bola ........................................................ 15

Gambar 2.5 Interaksi Gelombang Bunyi Mengenai Permukaan ............ 19

Gambar 2.6 Koefisien Penyerapan Berdasarkan Perbedaan Ketebalan

Bahan ................................................................................ 21

Gambar 2.7 Koefisien Penyerapan Fiberglas yang Diukur dengan Perbedaan

Lapisan Penutup ................................................................ 22

Gambar 2.8 Contoh Tanggapan Frekuensi Rendah pada Ruangan ........ 23

Gambar 2.9 Contoh Hasil Pengukuran dan Prediksi Koefisien Penyerapan

Penyerap Membran di Pasaran ........................................... 24

Gambar 2.10 Koefisien Penyerapan Helmholtz Resonator Berdasarkan Luas

Lubang dan Kedalaman Rongga . ...................................... 25

Gambar 2.11 Gelombang Berbentuk Silinder Dipantulkan dari Permukaan

Data… ............................................................................... 26

Gambar 2.12 Gelombang Berbentuk Silinder yang Dipantulkan Penyebar

Bunyi Schroeder ............................................................... 27

viii

Gambar 2.13 Contoh Skematik Penyebar Bunyi Schroeder ..................... 28

Gambar 3.1 Hasil Pengujian Inteligibilitas Percakapan Terhadap Pengukuran

S/N pada Sejumlah Ruangan ............................................. 32

Gambar 3.2 Kurva Noise Criteria ......................................................... 34

Gambar 3.3 Konstruksi Bayangan Sumber ........................................... 36

Gambar 3.4 Waktu Tunda Pemantulan Bunyi ....................................... 37

Gambar 3.5 Pemanfaatan Pemantulan dari Panel Langit-Langit ........... 38

Gambar 3.6 Pemantulan Langit-Langit Datar ........................................ 38

Gambar 3.7 Bunyi yang Dipantulkan Langit-Langit Tersegmentasi ...... 38

Gambar 3.8 Bunyi yang Dipantulkan Langit-Langit Berundak ............. 38

Gambar 3.9 Penanganan Kerdam dengan Penyerap Bunyi di

Dinding Belakang ............................................................. 41

Gambar 3.10 Penanganan Kerdam dengan Memiringkan Permukaan

Dinding Belakang ............................................................. 41

Gambar 3.11 Contoh Pengukuran Isolasi Bunyi ..................................... 42

Gambar 3.12 Contoh Perhitungan Transmission Loss .............................. 43

Gambar 3.13 Pengukuran Tranmission Loss di Laboratorium ................. 44

Gambar 3.14 Kurva Kontur Acuan STC ................................................. 45

Gambar 3.15 Contoh Percobaan Kontur Acuan STC Terhadap Data TL .. 45

Gambar 4.1 Acuan Waktu Kerdam Bioskop pada Frekuensi 500 Hz

Sebagai Fungsi Volume Ruang ........................................... 49

Gambar 4.2 Gangguan Akustik yang Membuat Peaks dan Dips

pada Tanggapan Frekuensi Ruang ...................................... 51

ix

Gambar 4.3 Tiga Jenis Ragam Ruangan ................................................ 52

Gambar 4.4 Ragam Satu Dimensi ........................................................ 53

Gambar 4.5 Gelombang Bunyi Merambat Menuju Batas Ruang ........... 55

Gambar 4.6 Peletakan Bass Trap di Ruangan ........................................ 56

Gambar 4.7 Skematik Penyerap Membran Beresonan dengan Panel

Bergetar ............................................................................. 56

Gambar 4.8 Susunan Resonator Model Helmholtz ................................ 57

Gambar 4.9 Macam-Macam Pemasangan Helmholtz Resonator ............ 58

Gambar 4.10 Geometri Perhitungan Garis Pandang Setiap Baris ............. 60

Gambar 4.11 Konfigurasi 5.1 Penempatan Penyuara Dolby .................... 61

Gambar 5.1 Ruang C107 ....................................................................... 65

Gambar 5.2 Denah Lokasi Ruang C107 ................................................ 66

Gambar 5.3 Susunan Alat Pengukuran Tanggapan Impuls Ruangan ...... 67

Gambar 5.4 Denah Titik Pengukuran .................................................... 69

Gambar 5.5 Grafik Hasil Pengukuran Waktu Kerdam C107 .................. 70

Gambar 5.6 Grafik Hasil Pengukuran Clarity C107 .............................. 71

Gambar 5.7 Grafik Hasil Pengukuran Definition C107 .......................... 72

Gambar 5.8 Grafik Hasil Pengukuran Aras Bising................................. 74

Gambar 5.9 Grafik Perbandingan Aras Latar Belakang dengan Standar

NC Akustik Ruang Kelas Berdasarkan Frekuensi ............... 77

Gambar 5.10 Contoh Tampilan EASE Menentukan Luas Bahan

Langit-Langit ..................................................................... 79

Gambar 5.11 Simulasi EASE Ruangan C107 .......................................... 81

x

Gambar 5.12 Tampilan Pemilihan Penyuara Simulasi EASE ................... 82

Gambar 5.13 Waktu Kerdam C107 Hasil Simulasi EASE ....................... 83

Gambar 5.14 Clarity Ruang C107 Simulasi EASE .................................. 84

Gambar 5.15 Waktu Kerdam Berdasarkan Frekuensi Kelas C107

Hasil Simulasi EASE Setelah Dilakukan Perbaikan ........... 93

Gambar 5.16 C50 Area Pendengar Ruang Kelas C107 Hasil Simulasi

EASE Setelah Dilakukan Perbaikan ................................... 93

Gambar 5.17 Waktu Kerdam Berdasarkan Frekuensi Bioskop Rumah C107

Hasil Simulasi EASE ......................................................... 97

Gamabar 5.18 C50 dan C80 Area Pendengar Bioskop Rumah C107

Simulasi EASE Setelah Dilakukan Pengubahan ................. 98

Gambar 5.19 Penyesuaian Bahan Bila Ingin Digunakan Sebagai Kelas atau

Bioskop Rumah ................................................................. 101

Gambar 5.20 Perancangan Pengubahan Bahan pada Langit-langit

Ruang C107 ....................................................................... 102

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Bakuan Waktu Kerdam Ruang Kelas .......................................... 31

Tabel 3.2 Bakuan Bising Ruang Kelas ....................................................... 33

Tabel 3.3 STC Minimum untuk Dinding, Langit-langit, Lantai Sebagai

Pemisah Ruang Kelas dengan Ruang Sebelah ............................. 35

Tabel 3.4 Hubungan Definition Percakapan (D50) dengan Inteligibilitas

Percakapan ................................................................................. 35

Tabel 4.1 Perbandingan Dimensi Ruangan ................................................. 54

Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Bising yang Dilakukan pada Tiga Waktu

Berbeda ...................................................................................... 74

Tabel 5.2 Hasil Pengukuran Aras Bising Latar Belakang Ruang C107 ........ 76

Tabel 5.3 Rincian Luas Permukaan dan Bahan C107 Simulasi EASE ......... 79

Tabel 5.4 Bahan yang Digunakan Untuk Perbaikan Kelas C107 ................. 87

Tabel 5.5 Tiga Tipe Penyerap yang Digunakan dalam Simulasi EASE ....... 91

Tabel 5.6 Bahan yang Diubah untuk Bioskop Rumah ................................. 95

Tabel 6.1 Nilai Waktu Kerdam, C50, dan C80 ........................................... 106

xi

DAFTAR SIMBOL

Cte = kejernihan

p(t) = tanggapan impuls

Dte = definition

wpot = energi potensial

ρ0 = massa jenis udara

p = tekanan bunyi

c = kecepatan rambat bunyi

v = vektor kecepatan partikel

w = total energi

I = intensitas bunyi

P = daya akustik

V = volume ruangan

A = total area penyerapan

Ei = energi datang

Er = energi pantul

Et = energi transmisi

Ea = energi serap

αθ = koefisien serap

𝛼𝑟 = koefisien pantul

𝑊 = lebar sumur penyebar bunyi

λmin = panjang gelombang minimum penyebar bunyi

λo = panjang gelombang maksimum penyebar bunyi

xiii

Sn = sequence number penyebar bunyi

n = angka yang menandakan urutan sumur

N = banyaknya sumur per periode

dn = kedalaman sumur penyebar bunyi

fo = frekuensi maksimal

S/N = signal to noise ratio

dl = waktu tunda

R1 = jalur bunyi menuju pemantul bunyi

R2 = jalur bunyi setelah dari pemantul bunyi

k = tetapan (0,161 s/m)

Is = intensitas bunyi (sumber bunyi) bidang suara ter-diffuse

ps = tekanan bunyi (sumber bunyi) bidang suara ter-diffuse

wr = energi bunyi (ruang penerima bunyi)

Sw = pemisah dinding dua ruangan

𝐿𝑠 = aras tekanan bunyi rata-rata ruang sumber

Lr = aras tekanan bunyi rata-rata ruang penerima

Sw = luas permukaan panel percobaan

Rr = penyerapan total di ruang penerima

∆LTL = transmisi bunyi

flmn = frekuensi modes

l, m, n = integer (0,1, 2, 3, .....)

lx = panjang ruangan

ly = lebar ruangan

lz = tinggi ruangan

fr = frekuensi resonansi fundamental

L = jarak antara permukaan paralel

xiv

M = massa membran per satuan area

d = jarak antar membran dan dinding yang kaku

ωom = frekuensi resonansi mekanik

Cm = kelenturan mekanik

C = kapasitansi

Ma = massa akustik

ρo = kerapatan massa

f = frekuensi efektif penyerapan

Δx = kedalaman leher lubang