Waktu Dengung (Reverberation Time)

Parameter akustika ruangan yang paling banyak dikenal orang adalah Waktu Dengung (Reverberation Time – RT). RT seringkali dijadikan acuan awal dalam mendesain akustika ruangan sesuai dengan fungsi ruangan tersebut. RT menunjukkan seberapa lama energi suara dapat bertahan di dalam ruangan, yang dihitung dengan cara mengukur waktu peluruhan energi suara dalam ruangan. Waktu peluruhan ini dapat diukur menggunakan konsep energi tunak maupun energi impulse. RT yang didapatkan berdasarkan konsep energi tunak dapat digunakan untuk memberikan gambaran kasar, waktu dengung ruangan tersebut secara global. RT jenis ini dapat dihitung dengan mudah, apabila kita memiliki data Volume dan Luas permukaan serta karakteristik absorpsi setiap permukaan yang ada dalam ruangan. Sedangkan RT yang berbasiskan energi impulse, didapatkan dengan cara merekam response ruangan terhadap sinyal impulse yang dibunyikan didalamnya. Dengan cara ini, RT di setiap titik dalam ruangan dapat diketahui dengan lebih detail bersamaan dengan parameter-parameter akustik yang lainnya.

RT pada umumnya dipengaruhi oleh jumlah energi pantulan yang terjadi dalam ruangan. Semakin banyak energi pantulan, semakin panjang RT ruangan, dan sebaliknya. Jumlah energi pantulan dalam ruangan berkaitan dengan karakteristik permukaan yang menyusun ruangan tersebut. Ruangan yang dominan disusun oleh material permukaan yang bersifat memantulkan energi suara cenderung memiliki RT yang panjang, sedangkan ruangan yang didominasi oleh material permukaan yang bersifat menyerap energi suara akan memiliki RT yang pendek. Ruangan yang keseluruhan permukaan dalamnya bersifat menyerap energi suara (RT sangat pendek) disebut ruang anti dengung (anechoic chamber), sedangkan ruangan yang keseluruhan permukaan dalamnya bersifat memantulkan suara (RT sangat panjang) disebut ruang dengung (reverberation chamber). Ruangan-ruangan yang kita tempati dan gunakan sehari-hari, mulai dari ruang tidur, ruang kelas, auditorium, masjid, gereja dsb akan memiliki RT diantara kedua ruangan tersebut diatas, karena pada umumnya permukaan dalamnya disusun dari gabungan material yang menyerap dan memantulkan energi suara. Desain bentuk, geometri dan komposisi material penyusun dalam ruangan inilah yang akan menentukan RT ruangan, sekaligus kinerja akustik ruangan tersebut.
Berikut ini adalah gambaran RT yang ideal untuk beberapa fungsi ruangan sesuai dengan volumenya.

Problem dalam Desain Akustika Ruangan

Sebuah ruangan yang didesain untuk suatu fungsi tertentu, baik yang mempertimbangkan aspek akustik maupun yang tidak, seringkali dihadapkan pada problem-problem berikut:

1. Focusing of Sound (Pemusatan Suara) : Masalah ini biasanya terjadi apabila ada permukaan cekung (concave) yang bersifat reflektif, baik di daerah panggung, dinding belakang ruangan, maupun di langit-langit (kubah atau jejaring kubah).  Bila anda mendesain ruangan dan aspek desain mengharuskan ada elemen cekung/kubah, ada baiknya anda melakukan treatment akustik pada bidang tersebut, bisa dengan cara membuat permukaannya absorptif (mis. menggunakan acoustics spray) atau membuat permukaannya bersifat diffuse.

2. Echoe (pantulan berulang dan kuat): Problem ini seringkali dibahasakan sebagai gema, yang menurut saya pribadi adalah terjemahan yang kurang tepat. Echoe disebabkan oleh permukaan datar yang sangat reflektif atau permukaan hyperbolic reflektif (terutama pada dinding yang terletak jauh dari sumber). Pantulan yang diakibatkan oleh permukaan-permukaan tersebut bersifat spekular dan memiliki energi yang masih besar, sehingga (bersama dengan delay time yang lama) akan mengganggu suara langsung. Problem akan menjadi lebih parah, apabila ada permukaan reflektif sejajar di hadapannya. Permukaan reflektif sejajar bisa menyebabkan pantulan yang berulang-ulang (flutter echoe) dan juga gelombang berdiri. Flutter echoe ini bisa terjadi pada arah horisontal (akibat dinding sejajar) maupun arah vertikal (lantai dan langit-langit sejajar dan keduanya reflektif).

3. Resonance (Resonansi): Seperti halnya echoe problem ini juga diakibatkan oleh dinding paralel, terutama pada ruangan yang berbentuk persegi panjang atau kotak. Contoh yang paling mudah bisa ditemukan di ruang kamar mandi yang dindingnya (sebagian besar atau seluruhnya) dilapisi keramik.

4. External Noise (Bising): Problem ini dihadapi oleh hampir seluruh ruangan yang ada di dunia ini, karena pada umumnya ruangan dibangun di sekitar sistem-sistem yang lain. Misalnya, sebuah ruang konser berada pada bangunan yang berada di tepi jalan raya dan jalan kereta api atau ruang konser yang bersebelahan dengan ruang latihan atau ruangan kelas yang bersebelahan. Bising dapat menjalar menembus sistem dinding, langit-langit dan lantai, disamping menjalar langsung melewati hubungan udara dari luar ruangan ke dalam ruangan (lewat jendela, pintu, saluran AC, ventilasi, dsb). Konsep pengendaliannya berkaitan dengan desain insulasi (sistem kedap suara). Pada ruangan-ruangan yang critical fungsi akustiknya, biasanya secara struktur ruangan dipisahkan dari ruangan disekelilingnya, atau biasa disebut box within a box concept.

5. Doubled RT (Waktu dengung ganda): Problem ini biasanya terjadi pada ruangan yang memiliki koridor terbuka/ruang samping atau pada ruangan playback yang memiliki waktu dengung yang cukup panjang.

Itulah beberapa problem yang umumnya muncul dalam ruangan yang memerlukan kinerja akustik. Kesemuanya dapat diminimumkan apabila sudah dipertimbangkan dengan seksama pada saat ruangan tersebut didesain. Apabila ruangan sudah telanjur jadi, maka solusi yang biasanya diambil adalah mengubah karakteristik permukaan dalam ruangan, misalnya dari yang semula reflektif menjadi absorptif ataupun difusif. Solusi tersebut biasanya melibatkan biaya yang tidak sedikit (karena ruangan sudah telanjur jadi). Oleh sebab itu, sangat disarankan untuk mempertimbangkan problem-problem tersebut pada tahap desain. Saat ini sudah banyak perangkat lunak yang dapat digunakan untuk memprediksi kinerja akustik suatu ruangan, meskipun ruangan tersebut belum dibangun, cukup dengan menginputkan geometri ruangan dan karakteristik permukaannya. Perangkat yang biasa digunakan para perancang akustik adalah ODEON, CATT Acoustics, RAMSETE, dan EASE.

Kriteria Akustik dalam Desain Akustika Ruangan

Untuk mendapatkan sebuah ruangan yang berkinerja baik secara akustik, ada beberapa kriteria akustik yang pada umumnya harus diperhatikan. Kriteria akustik tersebut secara ringkas adalah sebagai berikut:

1. Liveness : kriteria ini berkaitan dengan persepsi subjektif pengguna ruangan terhadap waktu dengung (reverberation time) yang dimiliki oleh ruangan. Ruangan yang live, biasanya berkaitan dengan waktu dengung yang panjang, dan ruangan yang death berkaitan dengan waktu dengung yang pendek. Panjang pendeknya waktu dengung yang diperlukan untuk sebuah ruangan, tentu saja akan bergantung pada fungsi ruangan tersebut. Ruang untuk konser symphony misalnya, memerlukan waktu dengung 1.7 – 2.2 detik, sedangkan untuk ruang percakapan antara 0.7 – 1 detik.

2. Intimacy : 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.

3. Fullness vs Clarity: Kriteria ini menunjukkan jumlah refleksi suara (energi pantulan) dibandingkan dengan energi suara langsung yang dikandung dalam energi suara yang didengar oleh pendengar yang berada dalam ruangan tersebut. Kedua kriteria berkaitan satu sama lain. Bila perbandingan energi pantulan terhadap energi suara langsung besar, maka medan suara akan terdengar penuh (full). Akan tetapi, bila melewati rasio tertentu, maka kejernihan informasi yang dibawa suara tersebut akan terganggu. Dalam kasus ruangan digunakan untuk kegiatan bermusik, kriteria C80 menunjukkan hal ini. (D50 untuk speech).

4. Warmth vs Brilliance:  Kedua kriteria ini ditunjukkan oleh  spektrum waktu dengung ruangan. Apabila waktu dengung ruangan pada frekuensi-frekuensi rendah lebih besar daripada frekuensi mid-high, maka ruangan akan lebih terasa hangat (warmth). Waktu dengung yang lebih tinggi di daerah frekuensi rendah biasanya lebih disarankan untuk ruangan yang digunakan untuk kegiatan bermusik. Untuk ruangan yang digunakan untuk aktifitas speech, lebih disarankan waktu dengung yang flat untuk frekuensi rendah-mid-tinggi.

5. Texture: kriteria ini menunjukkan seberapa banyak pantulan yang diterima oleh pendengar dalam waktu-waktu awal (< 60 ms) menerima sinyal suara. Bila ada paling tidak 5 pantulan terkandung dalam impulse response di awal 60 ms, maka ruangan tersebut dikategorikan memiliki texture yang baik.

6. Blend dan Ensemble: Kriteria Blend menunjukkan bagaimana kondisi mendengar yang dirasakan di area pendengar. Bila seluruh sumber suara yang dibunyikan di ruangan tersebut tercampur dengan baik  (dan dapat dinikmati tentunya), maka kondisi mendengar di ruangan tersebut dikatakan baik. Hal ini berkaitan dengan kriteria bagaimana suara di area panggung diramu (ensemble). Contoh, apabila ruangan digunakan untuk konser musik symphony, maka pemain di panggung harus bisa mendengar  (ensemble) dan pendengar di area pendengar juga harus bisa mendengar (blend) keseluruhan (instruments) symphony yang dimainkan.

Suara Manusia: Unik kah?

Manusia diciptakan oleh Sang Maha Pencipta penuh dengan keunikan. Kepala manusia, tidak ada yang identik, even untuk anak yang kembar identik sekalipun. Dalam dunia identifikasi untuk keperluan forensik, pada umumnya penyidik menggunakan Sidik Jari sebagai tanda unik seorang manusia. Sidik jari juga digunakan untuk identifikasi seseorang dalam sistem informasi, seperti password. Hal lain yang digunakan adalah karakter Retina mata. Retina mata juga diciptakan unik untuk setiap manusia. Identifikasi retina juga sudah banyak digunakan dalam bidang forensik maupun Information Security.  Seiring dengan perkembangan dunia kedokteran/biologi, DNA kemudian menjadi salah satu alat identifikasi keunikan seorang manusia.  Sidik jari, retina mata dan DNA adalah ciri keunikan manusia yang sifatnya statis.

Bagaimana dengan suara? Dengan pendekatan source-filter model, pada dasarnya setiap manusia dikaruniai dengan sebuah sistem pembangkit suara (rongga perut-membran-rongga dada) vocal fold dan sistem modulator/resonator yang kompleks  (filter) yang disebut vocal tract (mulai dari laryng sampai bibir). Sistem Vocal tract manusia bersifat unik, sehingga pada kondisi normal suara seorang manusia adalah unik. Sehingga, kalau kita sudah pernah mendengar suara seseorang (berulang-ulang), kita bisa dengan mudah mengenal orang dari suaranya sajah. Itu sebabnya suara mulai digunakan sebagai identitas unik manusia dalam dunia forensik maupun sistem security informasi. Akan tetapi, berbeda dengan sidik jari, retina dan DNA, identitas suara manusia bersifat dinamis. Perubahan kondisi psikis maupun kondisi fisik vocal tract (misalnya sakit flu) akan mengubah karakter resonansi atau filtering, sehingga suara manusia tersebut bisa berubah. Perubahan tersebut tentu saja bisa dilakukan dengan sengaja, misalnya seperti yang dilakukan oleh para pemain drama atau aktor monolog, yang bisa menirukan suara orang lain.

Oleh karenanya, identifikasi suara untuk keperluan forensik menjadi sangat kompleks, tidak seperti identifikasi sidik jari, retina maupun DNA yang lebih straightforward. Sebuah penelitian tengah dilakukan di Teknik Fisika ITB, untuk menganalisis suara yang dengan sengaja diubah karakternya. Target yang ingin diketahui adalah, karakter apa yang tetap tidak berubah walaupun warna suara ucapannya adalah suara orang lain.

Tingkat Tekanan Suara (Sound Pressure Level)

Setiap sumber suara akan menghasilkan instensitas suara yang berbeda-beda. Ilustrasi berikut dimaksudkan untuk memberikan gambaran, seberapa besar energi suara yang datang ke telinga kita apabila kita berada di dekat dan terpapar suara yang dihasilkan sumber. Penting untuk diketahui, supaya kita aware dalam menjaga telinga yang dititipkan kepada kita, serta tentunya aware terhadap telinga orang lain (apabila kita membunyikan suatu sumber suara).  Tingkat tekanan suara (Sound Pressure Level) menunjukkan seberapa besar perubahan tekanan yang dialami oleh medium (pada umumnya udara) dari kondisi setimbangnya. Misalnya  jika kita memberikan perubahan sebesar 20 mikro Pascal, maka telinga akan mempersepsinya sebagai suara dengan level 0 dB, sedangkan bila perubahannya sebesar 100 juta mikro Pascal, akan dipersepsi sebagai suara dengan level 140 dB.  So please, do take care your ears.