Monthly Archives: March 2012

Pengukuran Impulse Response

Salah satu cara untuk mengetahui kinerja akustik sebuah ruangan adalah dengan melakukan pengukuran respon impuls (Impulse Response) dari ruangan tersebut. Dari pengukuran ini akan didapatkan gambaran interaksi antara sumber suara dengan permukaan dalam ruangan, yang dapat digambarkan dalam pola urutan waktu pemantulan energi suara pada suatu titip dalam ruangan serta reduksi energi suara pada setiap waktu/setiap informasi suara pantulan. Dari pola urutan dan reduksi energi suara ini dapat diturunkan parameter-parameter akustik ruangan tertutup, misalnya SPL (distribusi tingkat tekanan suara), D50 (kejelasan suara ucapan), C80 (kejernihan suara musik), G (kekuatan sumber suara), EDT (early decay time), Tx (waktu dengung ruangan), ITDG (waktu tunda pantulan awal, intimacy), IACC (spaciousness dan envelopment), LEF(spaciousness dan envelopment), dan turunan-turunannya.

Metodologi pengukuran dari tahun ke tahun mengalami perkembangan yang cukup pesat. Secara kronologis waktu, metode pengukuran impulse response dapat diringkaskan sebagai berikut:

1. Pengukuran menggunakan sumber suara impulsive (Balon atau pistol start).

2. Pengukuran menggunakan transducer omnidirectional (dodecahedral loudspeaker dan omni directional microphone)

3. Pengukuran secara elektro akustik menggunakan 1 sumber suara omnidirectional, perangkat lunak dalam PC atau laptop, dan 1 mikropon omnidirectional. Sinyal suara yang digunakan misalnya MLS (Maximum Length Sequences), TDL (Time Delay Spectrometry alias Sine sweep) dan ESS (Exponential Sine Sweep). Pada era ini muncul perangkat lunak yang melegenda, MLSSA (simply called Melissa) yang menjadi cikal bakal munculnya perangkat lunak pengukuran yang lain (TEF, RTF, Dirac, dsb)

4. Pengukuran menggunakan sound card, 2 atau lebih loudspeaker dan multi microphones ( 2 - 8 ). Pengukuran dengan 2 microphones kadang-kadang menggunakan kepala manusia atau kepala tiruan (dummy head), misalnya untuk pengukuran IACC. Penggunaan jenis microphones juga bisa divariasikan (berdasarkan konfigurasinya dan jenis directivity yang digunakan), misalnya untuk pengukuran LEF. Sound card yang digunakan bisa dari type standard full duplex, (baik internal maupun external). ataupun special external sound card multi channels. Pengukuran dengan metode ini memungkinkan untuk mendapatkan response ruangan secara binaural maupun ambisonic. Di era ini Sound Field Microphones banyak digunakan.

5. Saat ini, pengukuran yang melibatkan Array Loudspeaker system dan Array Microphone System, untuk mendapatkan informasi pola arah (directivity pattern) yang lebih akurat di setiap titik pendengar dalam ruangan, banyak dikembangkan, baik perangkat keras maupun perangkat lunaknya.

Waktu Dengung Formulasi Sabine

Salah satu formulasi perhitungan waktu dengung yang paling banyak digunakan para desainer ruangan adalah rumusan waktu dengung (reverberation time) yang diformulasikan oleh Sabine. Dalam formulasi yang diturunkan berdasarkan percobaan empiris, Sabine menyatakan bahwa waktu dengung (T60) berbanding lurus dengan Volume Ruangan (V) dan berbanding terbalik dengan Luas Permukaan Ruangan (S) dan rata-rata Koefisien Absorpsi permukaan ruangan (alpha). Formulasi ini sampai saat ini masih sering digunakan orang, terutama di dalam proses awal desain dan penentuan material finishing ruangan, sesuai dengan fungsi ruangannya.

Formula Sabine: T60 = 0,161 V / S.alpha

Beberapa hal yang seringkali dilupakan dalam aplikasi formula ini adalah:

1. T60 adalah fungsi frekuensi, karena Koefisien Absorpsi (Alpha) adalah fungsi frekuensi.

2. Formula ini dibuat dengan asumsi, seluruh permukaan ruang memiliki probabilitas yang sama untuk didatangi energi suara.

3. Formula ini disusun dengan asumsi Medan Suara Ruangan bersifat Diffuse.

4. Formula ini hanya “berlaku” dengan baik apabila rata-rata Alpha < 0,3 dan perbedaan Alpha antar material penyusun partisi tidak terlalu besar. Untuk harga Alpha rata-rata > 0,3, formula ini akan memberikan kesalahan T60 > 6%.

5. Harga T60 yang dihasilkan dengan formula ini adalah harga rata-rata saja,sehingga tidak menunjukkan kondisi di setiap titik dalam ruangan.

note: Formulasi Sabine ini kemudian disempurnakan oleh Norris-Errying.

(T60 = -0,161 V/S.ln(1-Alpha)

FSTC vs STC

Salah satu parameter akustik yang banyak dikenal di kalangan desainer ruangan adalah Sound Transmission Class or STC. Parameter ini merupakan angka tunggal yang digunakan untuk menunjukkan kinerja insulasi akustik dari material penyusun ruangan. Secara khusus digunakan untuk menyatakan kinerja suatu partisi atau dinding ruangan. Harga STC ditentukan secara grafis dengan cara membandingkan kurva rugi transmisi suara atau sound transmission loss (STL) dengan kurva standard STC. STL partisi atau dinding terpasang dapat diukur dengan mengacu pada standard ASTM E 336, sedangkan harga STC nya dapat dihitung berdasarkan standard ASTM E 416.
Harga STC secara umum menunjukkan kondisi kinerja optimal dari sebuah partisi atau dinding, karena didapatkan melalui pengukuran STL di laboratorium. Dalam kondisi riil, setelah partisi atau dinding tersebut dipasang di dalam ruangan, harga STC tersebut sulit sekali dicapai. Hal ini disebabkan oleh dua faktor utama yaitu kebocoran (leakage) energi suara dan Adanya flanking path di ruangan. Kebocoran energi suara ini bisa disebabkan oleh komponen-komponen dalam sistem partisi atau dinding itu sendiri (kualitas pemasangan, sambungan antar bagian, dsb) maupun oleh sistem-sistem yang lain (pintu, jendela atau partisi/dinding yang lain). Sedangkan flanking adalah perambatan energi suara lewat jalur selain menembus dinding, misalnya melewati langit-langit ruangan atau bukaan di bagian dinding yang lain. Sebagai akibatnya, kinerja insulasi ruangan (atau terkadang disebut juga kinerja isolasi antar ruang) seringkali dinyatakan dengan besaran Field Sound Transmission Class (FSTC) yang menunjukkan kinerja rugi transmisi partisi atau dinding dalam kondisi terpasang dalam ruangan.
FSTC merupakan sebuah ukuran kinerja isolasi antar ruang yang dipengaruhi oleh bising latar belakang, volume ruangan, koefisien absorpsi bahan penyusun interior ruangan, luas permukaan dalam ruangan dan karakteristik spektral sumber suara yang dibunyikan dalam ruangan. Harga FSTC suatu partisi atau dinding pada umumnya 5 – 7 skala lebih rendah dari harga STC nya. Dua buah partisi atau dinding yang memiliki harga FSTC yang setara mungkin saja memiliki karakteristik akustik yang berbeda, misalnya sebuah partisi/dinding beton setebal 20 sm dengan FSTC 50 akan bekerja lebih baik dibandingkan dengan partisi/dinding dari dry wall (double gypsum atau double hardwood sistem) ber-FSTC 50 juga, apabila digunakan dalam ruangan yang difungsikan untuk kegiatan yang melibatkan suara dengan frekuensi rendah (bass), misalnya untuk kegiatan musik.
Secara umum, nilai STC maupun FSTC berkaitan dengan persepsi manusia terhadap suara yang didengarkan dalam konteks antar ruang. Semakin besar nilai STC maupun FSTC, menunjukkan kinerja partisi/dinding yang semakin baik dalam mengisolasi ruangannya dari aktifitas akustik di ruangan yang berbatasan. Sebuah partisi atau dinding yang permukaannya terdiri dari berbagai jenis material, nilai STC atau FSTC nya cenderung ditentukan oleh STC yang paling rendah dari material penyusun. (itu sebabnya, celah pada partisi akan membuat harga STC atau FSTC turun drastis). Beberapa contoh berikut (sumber International Building Code IBC) dapat digambarkan untuk memberikan gambaran efektifitas kinerja partisi/dinding secara subyektif terkait dengan nilai STC (FSTC).

STC 26-30 (FSTC 20-22) :  Most sentences clearly understood
30-35 (25-27) :  Many phrases and some sentences understood without straining to hear
35-40 (30-32) : Individual words and occasional phrases clearly heard and understood
42-45 (35-37) :  Medium loud speech clearly audible, occasional words understood
47-50 (40-42) :  Loud speech audible, music easily heard
52-55 (45-47) :  Loud speech audible by straining to hear; music normally can be heard and may be disturbing
57-60 (50-52) :  Loud speech essentially inaudible; music can be heard faintly but bass notes disturbing
62-65 (55-60) :  Music heard faintly, bass notes “thump”; power woodworking equipment clearly audible
70- 60 : Music still heard very faintly if played loud.
75+ 65+ : Effectively blocks most air-borne noise sources