Studi Perbaikan Sistem Tata Suara Gedung Grha Sabha Pramana Universitas Gadjah Mada S. S. Utami, R. F. Fela Universitas Gadjah Mada, Jurusan Teknik Fisika, Yogyakarta, 55821, Indonesia.
Abstract Graha Sabha Pramana has a variety of functions as the main graduation ceremony and musical performances. For this purpose, the GSP requires good sound conditions to obtain a good quality of room acoustics. Good quality of acoustics needs good value of acoustic parameters. This research proposed to study room acoustics condition on the 2nd floor of the GSP building which aims to provide a recommendation a proper sound system to match a required acoustic quality. Background noise and reverberation time was measured by determining sound source points in the middle of the stage and in the middle of the room. Simulation was done to obtain the values of the acoustic parameters T30, C50, C80, and D50. Energy sound profile in the room was simulated using CATTAcoustic v.08 and EASE 4.3. The results show that the value of the background noise at 1000 Hz is 47.78 dB. The average value of acoustic parameters T30, C50, and C80 to the sound source scenario in the middle of the stage and in the middle of the room respectively is 1.94 seconds, -1.19 dB, 1.14 dB and 1.95 seconds, - 0.80 dB, 0.66 dB. Sound pressure level with added sound system increase to about 100 dB. For loudspeakers at the tribun (facing side, front, and rear), sound pressure level range is 90 dB to 97 dB. Recommendations of sound system was simulated using loudspeakers XLC type Array, XI 1082 and 1122A, shows that the range of the direct SPL value is 95.5 dB - 122.92 dB, while a range of total SPL is 115.3 dB - 121.31 dB. Distribution of parameters C50 and C80 respectively has a value range of -20.57 to 5.75 dB and -10.17 dB to 6.77 dB. The distribution of the total value indicates that the recommendation sound system provide the better profile SPL and more evenly. Keywords: G r h a S a b h a P r a m a n a , acoustic parameters, CATT-Acoustics, EASE.
1. Pendahuluan Grha Sabha Pramana (GSP) merupakan gedung serba guna milik Universitas Gadjah Mada. Gedung berbentuk Joglo (bangunan tradisional Jawa) ini diresmikan pada tahun 1995 dan berfungsi sebagai sentra kegiatan akademik seperti wisuda maupun non akademik seperti pertunjukan seni dan musik. Di antara berbagai fungsi tersebut, upacara wisuda sarjana dan pascasarjana merupakan acara yang periodik dan paling sering diselenggarakan yakni 8 kali per tahun. Grha Sabha Pramana terdiri dari 2 lantai dengan lantai bawah berisi ruang-ruang pertemuan. Sedangkan lantai 2 berbentuk Joglo. Lantai 2 berisi sebuah aula besar dengan sebuah panggung utama di bagian tengah. Bangunan lantai 2 GSP memiliki sebuah tribun yang simetris pada sisi timur, barat, dan selatan. Kapasitas total lantai 2 untuk keperluan upacara wisuda yaitu sekitar 5.000 orang. Berdasarkan survei terhadap perorangan yang telah dilakukan, terkait dengan berbagai fungsinya, terdapat beberapa permasalahan pada bangunan GSP lantai 2 jika ditinjau dari sisi akustik ruang: 1. Suara dari panggung tidak terdistribusi secara merata ke seluruh ruangan sehingga di beberapa kursi mendapatkan kualitas akustik
E-mail:
[email protected]
yang buruk baik dari segi kejelasan suara (speech intelligibility) maupun tingkat kekerasan bunyi (Sound Pressure Level) yang ideal. 2. Suara dari panggung tidak terdengar jelas di bawah tribun. 3. Suara dari panggung tidak terdengar jelas di beberapa kursi di tribun terutama bagian atas. 4. Bising dari area parkir dan jalan yang masuk ke daerah tribun. Sebagai bangunan yang didesain dengan tujuan multifungsi namun tetap mempertahankan nilai arsitektur Jawa, GSP juga perlu memperhatikan aspek kenyamanan fisis bagi penghuni di dalamnya. Akustik ruang merupakan salah satu yang paling penting untuk diperhatikan karena fungsi bangunan yang akan didominasi oleh adanya gelombang bunyi dalam semua aktivitas di dalamnya [1]. Dengan demikian, diperlukan nilai-nilai parameter akustik yang tepat untuk menghasilkan kualitas akustik ruang yang baik. Berdasarkan formula Sabine, parameter akustik yang mewakili kondisi sebuah ruang disebut waktu dengung (reverberation time). Waktu dengung adalah waktu yang dibutuhkan energi suara di dalam ruangan untuk meluruh hingga 60dB [2]. Nilai waktu dengung
dapat menentukan tingkat kejelasan percakapan di dalam ruangan (speech inteligibility). Waktu dengung yang terlalu panjang akan menyebabkan menurunnya kejelasan percakapan karena suara langsung masih sangat terpengaruhi oleh suara pantulnya. Persamaan 1 digunakan untuk menghitung nilai waktu dengung [3]. (1) adalah waktu dengung (detik), adalah volume ruang (m3), adalah luasan absorptif (m2) yang didapatkan dari perkalian total absorption coefficient dan luas permukaan absorber (∑ ). Tingkat tekanan bunyi (sound pressure level) adalah perbandingan logaritmik antara tekanan bunyi yang dihasilkan oleh sumber bunyi terhadap tekanan bunyi referensi [3].
2. Metode Penelitian dimulai dengan mengukur background noise dan reverberation time dengan metode impulse response. Dipilih 2 skenario untuk mensimulasikan persebaran bunyi di dalam ruangan dari sumber bunyi dengan memilih 2 titik sumber bunyi yaitu pada bagian tengah panggung dan tengah ruangan. Pengukuran dilakukan menggunakan microphone tipe BSWA/MPA416, sistem akuisisi data BSWA MC3022 dan software pengolah sinyal Real Time Analyzer. Titik-titik pengukuran ditunjukkan pada gambar 1 a dan 1 b.
a)
(2) Perameter lain yang berhubungan dengan kualitas akustik sebuah ruang adalah kejelasan bunyi baik untuk music (clarity) ataupun ucapan (definition). Persamaan 2 dan 3 digunakan untuk mendapatkan nilai C50 dan D50. Nilai C80 dapat digunakan dengan mengambil rentang waktu 0 – 0,08 detik [4].
{
∫
( )
∫
( )
∫
( )
∫
( )
Hubungan antara clarity ditunjukkan pada persamaan 5.
{
}
(3)
(4) dengan
}
b)
Gambar 1. Titik-titik pengukuran sound pressure level: a) sumber suara di panggung, b) sumber suara di tengah ruangan.
Pemodelan geometri dan arsitektur ruang dikerjakan menggunakan software Google Sketchup dan simulasi akustik ruang menggunakan CATTAcoustic. Simulasi dijalankan pada setengah geometri ruang karena bentuk ruang yang simetris. Simulasi dilakukan dengan menentukan 5 titik sumber bunyi berupa loudspeaker dengan mengubah posisi existing menjadi: 1) di belakang bawah tribun; 2) di sisi kanan belakang bawah tribun menghadap sisi samping; 3) di selatan untuk tribun atas menghadap ke samping; 4) selatan untuk tribun menghadap utara; 5) utara untuk tribun atas menghadap selatan (posisi existing loudspeaker lihat Gambar 2).
definition
(5)
Penelitian ini bertujuan untuk memberikan rekomendasi sistem tata suara yang tepat dan fleksibel pada Grha Sabha Pramana lantai 2 sehingga mampu memenuhi berbagai fungsinya. Penelitian difokuskan untuk fungsi upacara wisuda yang terdiri dari penampilan orkestra, gamelan, pengumuman oleh pembawa acara, pidato dan percakapan antar hadirin.
Gambar 2. Posisi loudspeaker pada kondisi existing.
Hasil simulasi merepresentasikan distribusi energi bunyi untuk parameter-parameter akustik C50, C80,
D50 dan distribusi tingkat tekanan bunyi (Sound Pressure Level). Terakhir, analisis dilakukan untuk memberikan rekomendasi peletakkan sistem tata suara yang tepat, baik dan fleksibel dengan fungsi bangunan. 3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Kualitas akustik tanpa sistem tata suara Kualitas akustik ruang tanpa sistem tata suara diketahui dengan melakukan pengukuran pada 2 posisi sumber bunyi yaitu di atas panggung dan di tengah ruang. Hasil pengukuran lapangan menunjukkan bahwa nilai rata-rata background noise pada frekuensi 1000 Hz adalah 47.78 dB. Untuk kasus di mana sumber berada di tengah panggung (merepresentasikan pembicara di atas panggung), nilai rata-rata parameter akustiknya yaitu waktu dengung (T30) = 1,94 detik, Clarity (C50) = -1,19 dB dan C80 = 1,14. Untuk kasus di mana pengukuran lapangan ketika sumber diletakkan di tengah ruangan, nilai rata-rata parameter akustiknya adalah waktu dengung (T30) = 1,95 sekon, Clarity (C50) = -0,80 dB dan C80 = 0,66.
timur/barat bawah balkon, artinya semakin menjauhi sumber bunyi, nilai SPL semakin kecil. Hal ini menunjukkan tidak terjadi distribusi bunyi yang merata. Sehingga dibutuhkan sistem tata suara yang mampu menghasilkan distribusi bunyi yang merata baik di lantai bawah maupun di bagian tribun. 3.2. Rekomendasi peletakkan sistem tata suara Sistem tata suara yang direkomendasikan adalah jenis loudspeaker XLC array, XI 1082 dan XI 1122A yang disimulasikan menggunakan software EASE (Enhanced Acoustic Simulator for Engineer). XLC Array dan XI series dapat menghasilkan distribusi Direct SPL untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz yang kuat. Loudspeaker array dipilih karena dapat mendistribusikan bunyi secara lebih merata dengan sudut yang bisa diatur dan diubah-ubah. Rekomendasi diberikan dengan mengganti kondisi yang ada dengan kondisi penempatan baru dan mengurangi jumlah loudspeaker sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 4.
Gambar 4. Rekomendasi peletakkan sistem tata suara.
Gambar 3. Distribusi SPL, C80, dan D50 untuk rentang frekuensi 1000 Hz tanpa sistem tata suara.
Gambar 3 menunjukkan bahwa pada keadaan tanpa sistem tata suara, suara pembicara hanya akan terdengar di lantai bawah dengan tingkat tekanan bunyi (SPL) sebesar 75 dB. Semakin menuju ke sisi
1) Loudspeaker ini diletakkan pada balok yang melintang di antara kolom utama sisi utara dan selatan dengan tujuan agar mampu mencapai posisi duduk paling belakang serta mencapai area tribun. 2) Loudspeaker ini diletakkan pada dinding tribun barat, timur dan selatan dengan tujuan amplifikasi bunyi di area tribun.
3) Loudspeaker ini diletakkan pada balok yang melintang di bawah tribun dekat tangga sisi baratselatan dan timur-selatan. Tujuannya untuk amplifikasi bunyi di area di bawah tribun, di mana saat wisuda, area ini digunakan (kapasitas penuh ruangan). 3.3. Estimasi penempatan loudspeaker yang ideal 3.3.1. Posisi loudspeaker di belakang bawah tribun Posisi loudspeaker ditempatkan di sisi selatan bawah tribun. Setelah disimulasikan, hasil menunjukkan bahwa loudspeaker tersebut mampu menjangkau audience sampai ke pertengahan GSP dan audience di bawah tribun sisi selatan dengan tingkat tekanan bunyi 100 dB (lebih tinggi dibandingkan sebelum menggunakan sistem tata suara). Terlihat pada sisi selatan tepat di bawah tribun, SPL lebih tinggi dibanding daerah tengah dan bawah tribun barat (ditunjukkan warna merah). Sedangkan di area tengah dan bawah tribun barat ada keseragaman SPL.
Gambar 5. Distribusi SPL, C80, dan D50 dari loudspeaker 120 dB di belakang bawah tribun untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz.
3.3.2. Posisi loudspeaker di sisi kanan belakang bawah tribun menghadap sisi samping
Posisi loudspeaker ditempatkan di sisi selatan bawah tribun. Hasil simulasi menunjukkan bahwa loudspeaker tersebut mampu menjangkau audience sampai ke pertengahan GSP dan audience di bawah tribun sisi selatan dengan tingkat tekanan bunyi 100 dB (lebih tinggi dibandingkan sebelum menggunakan sistem tata suara). Jika dibandingkan dengan skenario 2, dapat dilihat bahwa tepat pada bagian bawah tribun nilai SPL-nya lebih tinggi dibandingkan di bagian tengah. Peletakan loudspeaker pada titik ini mampu menjangkau bagian bawah tribun selatan dan barat. 3.3.3. Posisi loudspeaker selatan untuk tribun atas menghadap samping Hasil simulasi di samping menunjukkan distribusi suara pada tribun bagian selatan dan timur. Loudspeaker dipasang menghadap ke barat Loudspeaker yang digunakan adalah jenis single box 8 inchi. Dapat dilihat pada gambar distribusi SPL paling tinggi di sisi selatan dan pojok (dekat dengan sumber), 97 dB. Semakin ke utara SPL mengecil, 95dB ditunjukkan dengan gradasi warna dari merah ke merah muda.
Gambar 7. Distribusi SPL, C80, dan D50 dari loudspeaker 120 dB di tribun menghadap ke samping untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz.
3.3.4. Posisi loudspeaker di selatan untuk tribun menghadap utara Hasil simulasi di samping menunjukkan distribusi suara pada tribun bagian timur. Loudspeaker dipasang menghadap ke utara. Loudspeaker yang digunakan adalah jenis single box 8 inchi. Dapat dilihat pada gambar distribusi SPL paling tinggi di sisi selatan (dekat dengan sumber), 97 dB. Semakin ke utara SPL mengecil, 95dB ditunjukkan dengan gradasi warna dari merah ke merah jambu, sampai akhirnya di pojok paling utara nilai SPL sebesar 90 dB (ditunjukkan dengan warna biru dan hitam) (lihat Gambar 8). Gambar 6. Distribusi SPL, C80, dan D50 dari loudspeaker 120 dB untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz.
3.3.5. Posisi loudspeaker utara untuk tribun menghadap selatan Hasil simulasi di samping menunjukkan distribusi suara pada tribun bagian timur. Loudspeaker dipasang menghadap ke selatan, sejajar dengan posisi panggung. Loudspeaker yang digunakan adalah jenis single box 8 inchi. Dapat dilihat pada gambar distribusi SPL paling tinggi di sisi utara (dekat dengan sumber), 98 dB. Semakin ke utara SPL mengecil, 95dB ditunjukkan dengan gradasi warna dari merah ke merah jambu. Terlihat pula ada penurunan SPL yang signifikan di pojok-pojok atas (ditunjukkan warna biru tua), sehingga SPL di tempat tersebut 90 dB (lihat Gambar 9).
Sementara distribusi Total SPL untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz yang sangat kuat, hasil Direct SPL tersebar jauh hingga ke sisi selatan atau belakang GSP. Total SPL yang tersebar di ruang utama GSP ini memiliki nilai paling rendah sebesar 115,30 dB dan nilai paling tinggi sebesar 121,31 dB. Hasil sebaran Total SPL ini sangat jauh lebih tinggi dari nilai rerata background noise GSP sebesar 47,78 dB (lihat Gambar 10).
b)
a)
Gambar 10. Profil distribusi parameter a) Direct SPL dan b) Total SPL.
Gambar 8. Distribusi SPL, C80, dan D50 dari loudspeaker 120 dB di belakang bawah tribun menghadap utara untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz.
Gambar 11.a dan 11.b menunjukkan grafik Direct SPL untuk nilai 103 dB sebesar 24% dan 104 dB sebesar 18% dominan tersebar di ruang utama GSP. Adapun rata-rata Direct SPL ialah 105,82 dB. Sedangkan untuk Total SPL pada nilai 115,30 dB sebesar 63% dan 116 dB sebesar 21% dominan tersebar di ruang utama GSP. Adapun rata-rata Total SPL ialah 115,92 dB (lihat Gambar 11).
a)
Gambar 9. Distribusi SPL, C80, dan D50 dari loudspeaker 120 dB di belakang bawah tribun menghadap selatan untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz.
3.3.6. Distribusi parameter Direct SPL dan Total SPL Hasil Direct SPL tersebar jauh hingga ke sisi selatan atau belakang. Direct SPL yang tersebar di ruang utama memiliki nilai paling rendah sebesar 95,5 dB dan nilai paling tinggi sebesar 122,92 dB. Hasil sebaran Direct SPL sudah jauh lebih tinggi dari nilai rerata background noise GSP sebesar 47,78 dB.
b)
Gambar 11. Grafik a) Direct SPL dan b) Total SPL. 3.3.7. Distribusi parameter C50 dan C80 Parameter C50 atau Clarity Index merupakan parameter untuk speech atau percakapan. Dengan nilai C50 maksimal sebesar 5,75 dB, minimal sebesar -
20,57 dB, dan rerata sebesar -7,98 dB. Simulasi EASE menggunakan jenis loudspeaker XLC Array dan XI series menghasilkan distribusi C50 cukup merata untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz. C50 ini digunakan untuk melihat kualitas percakapan menggunakan tata suara yang ada. Sisi belakang dan samping GSP yang bernilai C50 rendah sudah diantisipasi dengan penambahan loudspeaker, di bawah maupun di atas tribun (lihat Gambar 12).
a)
b)
Gambar 12. Profil distribusi parameter a) C50 dan b) C80. Parameter C80 merupakan parameter untuk mengukur kualitas pertunjukkan musik. Dalam simulasi ini digunakan sumber XLC Array dan XI series dengan nilai C80 maksimal sebesar 6,77 dB, minimal sebesar -10,17dB, dan rerata sebesar -3,44 dB. Simulasi EASE menggunakan jenis loudspeaker XLC Array dan XI series menghasilkan distribusi C80 cukup merata untuk rentang frekuensi oktaf 1000 Hz. C80 ini digunakan untuk melihat kualitas pertunjukkan musik dengan menggunakan tata suara yang ada. Sisi belakang dan samping GSP yang bernilai C80 rendah sudah diantisipasi dengan penambahan loudspeaker, di bawah maupun di atas tribun.
a)
b)
Gambar 13. Grafik a) Direct SPL dan b) Total SPL.
Gambar 13a dan 13b menunjukkan grafik distribusi parameter C50 pada nilai -7,5 dB sebesar 27%, -9,4 dB sebesar 18%, dan -5,6 dB sebesar 13% dominan tersebar di ruang utama GSP. Sedangkan untuk distribusi parameter C80 memiliki nilai -5 dB sebesar 40%, -3 dB sebesar 35% dominan tersebar di ruang utama GSP. 4.
Kesimpulan Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kualitas akustik gedung Grha Sabha Pramana Universitas Gadjah Mada. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk rentang 1000 Hz ruangan memiliki nilai background noise yang relatif besar yaitu 47,78 dB. Noise berasal dari luar bangunan yang disebabkan oleh kebisingan laju kendaraan yang masuk melalui lubang angin. Simulasi tanpa sistem tata suara menunjukkan distribusi sound pressure level yang tidak merata. Rekomendasi diberikan dengan menggunakan jenis loudspeaker XLC array, XI 1082 dan XI 1122A yang diletakkan sesuai Gambar 4. Hasil simulasi model rekomendasi menunjukkan SPL untuk loudspeaker di titik selatan dan samping meningkat hingga berada di kisaran 100dB. Sedangkan untuk loudspeaker lainnya berada pada rentang minimal 90dB. Perbaikan kualitas akustik secara signifikan terlihat dari nilai total SPL yang meningkat sehingga memiliki rentang nilai 115,3 dB – 121,28 dB. Ucapan Terima Kasih Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Laboratorium Fisika bangunan dan Akustika ITB atas lisensi software CATT-Acoustic v.08 dan Real Time Analyzer. Ucapan terima kasih juga untuk Acoustic Research Center UGM dan pihak Protokoler Universitas Gadjah Mada. Daftar Pustaka [1] Kuttruf, 2009, Room Acoustics, Taylor & Francis, New York. [2] Scroeder, 1975, Diffuse Sound Reflection by Maximum-Length Sequences, Journal of Acoustical Aociety of America 57, pp.140-15. [3] L.E. Kinsler, et al., 2000, Fundamentals of Acoustics, Fourth Edition John Wiley & Sons, Inc., United States of America. [4] S. S. Utami, 2005, An Acoustical Analysis of Domes Coupled to Rooms, with Special Application to Darussholah Mosque, in East Java, Indonesia, Thesis, Department of Physics and Astronomy, Brigham Young University.
