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 …………………………
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. Parameterparameter 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.
i
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 benarbenar 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.
ii
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
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
iv
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
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 ................................................................................
Gambar 2.7
21
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 ...........................................
Gambar 2.10
Koefisien Penyerapan Helmholtz Resonator Berdasarkan Luas Lubang dan Kedalaman Rongga . ......................................
Gambar 2.11
25
Gelombang Berbentuk Silinder Dipantulkan dari Permukaan Data… ...............................................................................
Gambar 2.12
24
26
Gelombang Berbentuk Silinder yang Dipantulkan Penyebar Bunyi Schroeder ...............................................................
vii
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 .............................................................
Gambar 3.10
41
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 ...........................................
Gambar 4.2
49
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 ...............
Gambar 5.10
Gambar 5.11
77
Contoh Tampilan EASE Menentukan Luas Bahan Langit-Langit .....................................................................
79
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 ...........
Gambar 5.16
C50 Area Pendengar Ruang Kelas C107 Hasil Simulasi EASE Setelah Dilakukan Perbaikan ...................................
Gambar 5.17
97
C50 dan C80 Area Pendengar Bioskop Rumah C107 Simulasi EASE Setelah Dilakukan Pengubahan .................
Gambar 5.19
93
Waktu Kerdam Berdasarkan Frekuensi Bioskop Rumah C107 Hasil Simulasi EASE .........................................................
Gamabar 5.18
93
98
Penyesuaian Bahan Bila Ingin Digunakan Sebagai Kelas atau Bioskop Rumah ................................................................. 101
Gambar 5.20
Perancangan Pengubahan Bahan pada Langit-langit Ruang C107 ....................................................................... 102
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 .............................
Tabel 3.4
35
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
xi
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
