14
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Tujuan dari tugas akhir ini adalah melakukan evaluasi kualitas akustik Auditorium FTI UKSW sebagai ruangan yang multifungsi melalui pengukuran berbagai parameter-parameter akustik ruangan agar didapatkan informasi yang jelas dan lengkap mengenai kualitas akustiknya seperti yang ditulis pada bab II. Pada bab ini penulis akan menjelaskan langkah-langkah pengukuran parameter-parameter akustik yaitu tingkat bising latar belakang (background noise level) dan parameter-parameter dalam ISO 3382-2009:2 meliputi reverberation time, early decay time, clarity, definition dan center time.
Penulis akan menentukan waktu dilakukannya pengukuran berdasarkan pada waktu kegiatan yang biasa dilaksanakan pada Auditorium FTI, dimana nantinya akan berpengaruh terhadap tingkat bising latar belakang. Ruangan ini aktif digunakan pada waktu pagi dan siang hari. Pengukuran ini akan dibagi dalam 2 tahap, yaitu pengukuran background noise level dan pengukuran parameter ISO 3382:2009-2.
3.1. Pemilihan Alat-alat Pengukuran
Peralatan yang digunakan untuk mendapatkan hasil pengukuran antara lain penyuara, amplifier, mikrofon dengan bantuan phantom power, dan sound card. Software yang digunakan untuk pengeksitasi sinyal yaitu Spectra Lab dan ARTA.
Spectra lab adalah program untuk mengukur tingkat bising latar belakang, analisa spektrum suara terhadap frekuensi secara real time. Kemudian ARTA digunakan untuk mengukur parameter ISO 3382-2009:2. ARTA merupakan sebuah program untuk pengukuran tanggapan impuls ruang, analisis spectrum secara real time dan pengukuran tanggapan impuls ruang ciptaan Ivo Mateljan.
15 3.2. Penentuan Titik Ukur [10]
Titik pengukuran menurut ISO 3382 jumlah minimum titik yang diukur berdasarkan kapasitas penonton yaitu 500 penonton dengan titik ukur minimal 6 titik ukur sedangkan Auditorium FTI memiliki kapasitas penonton 498 penonton dengan volume 2588.85 m3. Berdasarkan syarat tersebut, jumlah minimal titik ukurnya pada Auditorium FTI yaitu 6 titik namun disini penulis memiliki 25 titik ukur. Pemilihan ini didasari pada analisa agar setiap area penonton, yaitu bagian depan, bagian tengah dan bagian belakang dari auditorium dapat terwakili dengan lebih baik. Penentuan titik pengukuran menggunakan persamaan:
(3.1)
Dimana : V=volume ruangan( ).
c= cepat rambat gelombang bunyi di udara( ). T= estimasi reverberation time(s).
dmin=jarak antara titik ukur dengan sumber (m).
meter
Dari rumus tersebut didapatkan untuk setiap area penonton sebagai syarat pengambilan titik sample terdekat dari sumber suara utama.
Untuk jarak antar titik ukur ditentukan oleh ketentuan pengukuran menggunakan persamaan:
(3.2)
meter
Didapatkan hasilnya titik jarak antar titik ukur harus lebih dari 2.31 meter. Kemudian juga dipastikan bahwa jarak mikrofon dengan dinding atau permukaan yang memantul adalah minimal 1m yang sesuai dengan kriteria jarak pemantulan yang sesuai dengan bakuan ISO 3382. Berdasarkan perhitungan di atas, maka
16
didapatkan denah titik-titik untuk pengukuran parameter karakteristik Auditorium FTI sebagai berikut:
Gambar 3.1. Denah Peletakan Titik Ukur. Titik sumber: titik penerima: .
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1 di atas, gambar lingkaran menggunakan warna biru merupakan titik sumber suara dan titik merah merupakan titik ukur yang digunakan pada ISO 3382. Ketentuan ketinggian mikrofon yaitu 1.21 meter dari permukaan memantul ini didasari pada ISO 3382.
17
Titik-titik ukur tersebut memenuhi jarak minimal antar titik ukur sebesar 2.31 m berdasarkan perhitungan rumus di atas.
3.3. Alat-alat yang digunakan
Perlengkapan yang digunakan untuk melakukan pengukuran ini yaitu mikrofon, penguat audio , phantom power, speaker, dan kartu bunyi. Alat-alat ini dipilih oleh penulis untuk mendapatkan data-data yang diperlukan pada penelitian.
3.3.1 Mikrofon
Mikrofon merupakan penangkap isyarat bunyi dan mengubahnya menjadi besaran-besaran elektrik yang kemudian dioleh menggunakan software komputer agar mendapatkan hasil yang diinginkan.
Gambar 3.2 Pola Penangkapan Bunyi ECM8000
Untuk melakukan pengukuran ini dengan standar ISO 3382 maka menggunakan mikrofon dengan pola penerimaan omnidirectional. Mikrofon yang digunakan yaitu ECM 8000 dari Behringer seperti ditunjukkan pada gambar 3.2
18
Gambar 3.3 Tanggapan Frekuensi ECM8000
Adapun kemampuan mikrofon ini yaitu memiliki jangkauan tanggapan frekuensi dari 15Hz sampai dengan 20kHz seperti ditunjukkan pada gambar 3.3 di atas
Mikrofon ini bertipe electret kondesor dan memiliki impendasi 600 ohm serta memiliki sensitivitas -60dB. Mikrofon ini membutuhkan tegangan dari luar untuk menguatkan sinyal hasil dari mikrofon agar dapat diekstrasi oleh software. Catu daya external diberikan oleh phantom power. Gambar 3.4 di bawah adalah gambar mikrofon yang digunakan oleh penulis.
19
3.3.2 Penguat Audio
Penguat audio atau yang lebih dikenal dengan nama amplifier bertujuan untuk menguatkan daya sinyal agar dapat menggetarkan membran speaker karena jika menggunakan daya keluaran dari sumber line out komputer tidak cukup kuat untuk menggetarkan membran speaker. Amplifier ini juga digunakan untuk memperkuat suara yang dihasilkan oleh speaker agar dapat mengabaikan background noise.
Penguat audio yang digunakan yaitu power amplifier XLS 2500 series. Amplifier ini merupakan penguat kelas D dan memiliki unjuk kerja yang tinggi. Penguat ini bisa menggunakan beberapa mode yaitu stereo bypass mode, bridge mono mode dan cross over mode.
Spesifikasi Power amplifier XLS 2500 series:
Frekuensi respon: saat 1 watt 20Hz-20kHz,±0dB-1dB. SNR(Signal to noise rasio): >103dB.
Total Harmonic Distortion:<0.5%
Daya(pengukuran 1kHz) : 2Ω dual (per channel) 775W. 4Ω dual (per channel) 525W. 8Ω dual (per channel) 300W. 8Ω Brigde 1,050W.
4Ω Brigde 1,550W.
Gambar 3.5. Power amplifier XLS 2500 series.
Pada saat melaksanakan pengukuran ini digunakan mode bridge mono mode dengan konfigurasi masukan dari amplifier akan menerima sinyal suara dari out line komputer. Kemudian speaker dipasang dengan cara menggunakan jack audio 6mm dan menghubungkan dengan output 3 pin.
20
Phantom Power adalah penguat sinyal tanpa merubah sinyal aslinya dengan daya DC.
3.3.3 Penyuara
Speaker digunakan untuk mengeluarkan suara yang memancarkan segala arah(omnidirectional). Pengukuran ini menggunakan speaker dodekahedron milik laboratorium AME. Speaker ini mampu menjangkau dari frekuensi 20Hz sampai 20kHz. Sehingga dapat digunakan sebagai sebagai penyuara untuk pengukuran. Speaker ini juga memiliki pola penyebaran sesuai dengan ISO 140.
Hal inilah yang menjadi alasan mengapa speaker ini, yaitu dodecahedron seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6 di bawah dipilih, yaitu karena memiliki pola pancaran ke segala arah dan kemampuan untuk menjangkau dari frekuensi 63 Hz sampai dengan 8 kHz sesuai dengan syarat ISO 3382:2009-2.
21
3.3.4 Kartu Bunyi
Kartu bunyi yang digunakan yaitu kartu bunyi bawaan dari laptop yaitu realtek ALC883M. Sebelum digunakan, penulis terlebih dahulu melakukan kalibrasi pada line in dan out. Cara kalibrasi yang dilakukan adalah:
Line out
1. Hubungkan voltmeter ke keluaran line out kiri 2. Menekan tombol “generate sine 400Hz”.
3. Masukkan nilai voltmeter yang terbaca pada edit box 4. Tekan tombol “estimate max input mv”
5. Nilai estimasi akan terlihat di kotak box estimasi
6. Jika nilai sesuai dengan yang diinginkan, tekan “accept”
Line in:
1. Atur agar line input kiri dan line input kanan volumenya maksimum.
2. Hubungkan keluaran kiri dengan masukan kiri
3. Menekan tombol “generate sine 400Hz”, kemudian perhatikan level input peak meter di bawah. Jika masukan kartu bunyi terpotong, kecilkan volume inputan
4. Masukkan nilai dari sinyal generator pada edit box 5. Tekan tombol “estimate max input mv”
22
3.3.5 Susunan Alat Pengukuran
Susunan Peralatan yang digunakan pada saat pengukuran adalah sebagai berikut
Gambar 3.7 Flowchart Susunan Peralatan Pengukuran
Sinyal eksitasi yang digunakan dalam pengukuran ini yaitu pink noise, akan dihasilkan oleh software yang digunakan. Pink noise dipilih karena energi suara rata-ratanya tetap karena meluruh terhadap waktu mendekati nol. Sinyal ini selanjutnya akan diperkuat oleh power amplifier dan dikeluarkan melalui speaker dodekahedron. Kemudian suara tadi akan kembali di tangkap oleh mikrofon, dan diumpankan ke dalam pre-amp dan kemudian dijadikan masukan oleh phantom power. Sinyal output dari phantom power akan dikirim ke left input dari sound card laptop pengukuran yang akan di convert menjadi nilai-nilai tanggapan impuls ruang oleh software.
3.4. Kalibrasi Program SpectraLab dan ARTA
Kedua program ini dikalibrasi agar hasil pengukuran yang didapat dapat dijamin keakuratannya. Untuk mengkalibrasi program Spectra Lab dan ARTA, terlebih dahulu penulis melakukan kalibrasi sound level meter. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut, pertama Sound level meter dinyalakan kemudian Microphone sound level meter dimasukan kedalam alat kalibrasi lalu
23
alat kalibrasi akan mengeluarkan sinyal sebesar 94 dB pada frekuensi 1kHz. Jika sound level meter tidak menunjukkan angka 94 dB, maka putar baut pengatur kalibrasi agar menunjukkan angka 94 dB.
Langkah-langkah melakukan kalibrasi alat software SpectraLab adalah sebagai berikut. Sound level meter yang sudah dikalibrasi dihubungkan dengan software SpectraLab kemudian Microphone sound level meter dimasukan ke dalam alat kalibrasi lalu pada software diatur agar pada frekuensi 1kHz harus menampilkan 94dB.
Langkah-langkah melakukan kalibrasi alat software ARTA adalah sebagai berikut Sound level meter yang sudah dikalibrasi dihubungkan dengan software ARTA lalu Microphone sound level meter dimasukan ke dalam alat kalibrasi kemudian pada software diatur agar pada frekuensi 1kHz harus menampilkan 94dB.
3.5. Pengukuran Background Noise Level
Pengukuran tingkat bising latar belakang dapat dilakukan dengan menggunakan software SpectraLab sebagai sumber sinyal suara di dalam ruangan. Tujuan dari pengukuran background noise adalah untuk mengetahui besarnya noise yang berasal dari sumber yang tidak di inginkan seperti noise yang berasal dari lingkungan. Untuk mengetahuinya, dilakukan pengukuran tanpa menggunakan sumber yaitu suara akan di tangkap oleh mikrofon dan dikuatkan oleh phantom power. Kemudian suara ini akan dioleh spectra lab dalam bentuk grafik.
Pengukuran background noise level menggunakan mikrofon ECM 8000 sebagai sensor untuk menangkap bunyi yang akan diukur dari suatu kondisi ruang. Pengambilan sample untuk pengukuran background noise level dilakukan pada waktu yang telah ditentukan dan dalam kondisi peralatan mekanik dan elektrikal ruang menyala supaya diperoleh level maksimal. Pengukuran dengan menggunakan mikrofon ECM 8000 dilakukan pada tiap titik ukur yang telah di tetapkan. Dari hasil pengukuran background noise level akan diperoleh nilai
24
kriteria kebisingan (Noise Criteria) dan akan digunakan sebagai acuan nilai kekerasan sumber suara untuk pengukuran tanggapan impuls ruang.
Langkah-langkah pengukuran tingkat bising latar belakang : 1. Pada program Spectra Lab dipilih spectrum analisis. 2. Kemudian klik run maka program akan run.
3. Tunggu 10 detik sehingga hasil diperoleh. 4. Kemudian didapatkan tabel nilai 63Hz-20kHz.
5. Ulangi tahap 1-4 sebanyak 10 kali pada titik yang sama. 6. Lakukan tahap 1-5 pada titik pengukuran lainnya.
Hasil pengukuran tingkat bising latar belakang akan diperoleh nilai kriteria kebisingan (Noise Criteria) dan akan digunakan sebagai acuan nilai kekerasan sumber suara untuk pengukuran parameter tanggapan impuls ruang.
3.6. Pengukuran Tanggapan Impuls Ruang
Sedangkan pengukuran parameter-parameter ISO 3382 dapat dilakukan dengan cara memberikan sinyal eksitasi untuk memperoleh tanggapan impuls yang akan dihasilkan oleh software ARTA. Sinyal berupa pink noise akan diperkuat oleh amplifier dan dan dikeluarkan oleh speaker dodekahedron. Pink noise merupakan sumber suara untuk mengukur tanggapan impuls ruang. Sinyal suara ini kemudain akan dipantulkan oleh ruangan yang kemudian di tangkap oleh mikrofon kembali, hasil yang ditangkap mikrofon tersebut kemudian di jadikan sebagai input bagi phantom power yang akan diteruskan ke software arta. Setelah mendapatkan tanggapan signal impuls maka diperoleh dalam bentuk tabel nilai-nilai parameter-parameter dalam ISO 3382.
Pengukuran Respon Impuls Ruang dilakukan untuk mengetahui parameter akustik berupa waktu dengung (Reverberation Time,RT60), waktu peluruhan (Early Decay Time,EDT), Definition (D50), Clarity (C50), Clarity (C80), dan waktu tengah (centre time,TS). Pengukuran respon impuls Auditorium menggunakan laptop dengan software ARTA yang terhubung dengan power amplifier dan terhubung dengan speaker omni-directional sebagai sumber dan penerima akan
25
menggunakan laptop dengan software ARTA yang sudah terkoneksi dengan mikrofon ECM 8000 sebagai sensor penerima. Syarat sumber yaitu minimal 20 dB diatas background noise level tertinggi hal ini menjamin bahwa yang terukur benar-benar sumber yang dinginkan bukan sumber yang berasal dari bukan sumber utama atau noise. Sumber pada pengukuran ini menggunakan impuls yang telah disediakan di software ARTA yaitu pink noise. Untuk setiap parameter akan dilakukan pengulangan sebanyak 10 kali.
Langkah-langkah pengukuran respon impuls:
1. Pada program software ARTA dipilih impulse response measuring. 2. Kemudian pilih pembangkit sumber yaitu pink noise.
3. Atur kekuatan pink noise sesuai dengan syarat sumber yaitu 20dB diatas tingkat bising latar belakang tertinggi.
4. Kemudian klik generate.
5. Kemudian didapatkan tabel nilai 63Hz-8kHz.
6. Ulangi tahap 1-4 sebanyak 10 kali pada titik yang sama. 7. Lakukan tahap 1-5 pada titik pengukuran lainnya.
