1.Dasar dasar Akustik (Basic of Acoustic)

Dasar dasarAkustik

Akustik adalah salah satu cabang dalam ilmu fisika yang mempelajari tentang gejala alam yang berkaitan dengan bunyi atau suara.

Gelombang (Wave) secara garis besar di kelompok kan berdasarkan kemampuan nya merambat melalui hampa udara (vacuum / space) untuk mentransmisikan energi nya.Maka ada dua jenis gelombang :

1.Gelombang Elektromagnetik (Electromagnetic Wave)

Adalah jenis gelombang yang mampu merambat melalui hampa udara untuk mentransmisikan energi nya.

Contohnya adalah cahaya matahari & gelombang radio.

2.Gelombang Mekanik (Mechanical Wave)

Adalah jenis gelombang yang tidak bisa merambat melalui hampa udara untuk mentransmisikan energi nya karena gelombang jenis ini membutuhkan medium.

Contohnya adalah gelombang akustik atau gelombang bunyi.

Bunyi yang setiap hari kita dengar seperti suara orang berbicara, suara bising kendaraan, suara music, dll. Semua adalah gelombang mekanik yang ber osilasi dan merambat melalui suatu medium (udara, air, atau medium elastis yang lain).Yang kemudian sampai pada sistem pendengaran kita (telinga) yang kemudian di terjemahkan sebagai bunyi oleh otak kita.

Bunyi memiliki banyak sekali unsur unsur penyusun nya, yang paling mendasar adalah :

1.Frekuensi (Frequency)

2.Amplitudo (Amplitude)

3.Cepat Rambat Bunyi (Speed of Sound)
4.Perioda (Periode)

5.Panjang Gelombang (Wavelength)

6.Fase (Phase)

Frekuensi

Frekuensi adalah getaran yang terjadi secara berulang ulang & teratur (osilasi).

Satuan frekuensi adalah Hertz (Hz) ,di mana Hertz merupakan jumlah getaran dalam satu detik.
Di ambil dari nama ilmuwan asal Jerman : Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894).

Frekuensi yang dapat di dengar oleh manusia adalah 20Hz-20KHz.

Sesuai dengan hukum resonansi : jika ada benda bergetar, maka benda di sekitar akan ikut bergetar.Oleh karena hal tersebut ,Frekuensi di bagi menjadi dua:

1.Frekuensi Fundamental adalah Frekuensi dasar atau frekuensi yang berdiri sendiri dan bukan karena pengaruh resonansi.

2.Frekuensi Harmonik adalah Frekuensi yang terjadi karena ada pengaruh (resonansi) dari getaran yang lain.

Dalam hal ini pembaca mungkin agak sedikit bingung apa maksudnya dari frekuensi fundamental dan frekuensi harmonik, untuk itu saya akan memberikan contoh :

Jika anda mendengar suara piano yang di bunyikan pada nada A (440Hz) dan suara gitar yang di bunyikan pada nada yang sama, maka anda akan dapat membedakan mana yang bunyi piano dan mana yang bunyi gitar meskipun mereka sama sama “mengeluarkan” nada A.

Hal itu terjadi karena kedua instrument tersebut memiliki warna suara yang berbeda.Nah disini kesimpulan nya :

Frekuensi Fundamental menentukan nada nya, sedangkan Frekuensi Harmonik menentukan warna suara nya.

Frekuensi Harmonik ini di kelompokan menjadi dua, yaitu :

1.Frekuensi Harmonik

2.Frekuensi Over Tone

1.Frekuensi Harmonik

Adalah resonansi yang terjadi dengan frekuensi yang teratur (periodik) atau kelipatan 2,3,4,5,6,7, dst.

Contoh, jika anda membunyikan piano pada nada A (440Hz),  maka akan terdapat harmonik dengan frekuensi 880Hz (2x440) ,1320Hz (3x440) ,1760Hz (4x440), 2200Hz (5x440) ,dst

2.Frekuensi Overtone

Adalah resonansi yang terjadi dengan frekuensi yang tidak teratur (periodik).Overtone di hasilkan dari instrument yang bersifat perkusif.

Contohnya adalah jika anda membunyikan snare drums, maka jika kita amati pada RTA akan terjadi banyak sekali resonansi pada frekuensi frekuensi lain yang sifatnya tidak periodik.

Dan hal itulah yang menjadi alasan mengapa telinga manusia sulit menebak nada yang di hasilkan oleh snare atau instrument lain nya yang bersifat perkusif.

Amplitudo

Amplitudo = besar nya perubahan tekanan gelombang bunyi

Amplifier = alat untuk menguatkan amplitudo

Besarnya tekanan suara (keras pelan nya bunyi) / Sound Pressure di nyatakan dalam Pascal (Pa).

Pascal adalah SI (The International System of Unit) dan di ambil dari nama seorang ilmuwan dari Prancis ,Blaise Pascal (1623-1662).

Ambang Batas suara terpelan/terlemah yang bisa di dengar oleh telinga manusia (dalam bahasa inggris di sebut threshold of hearing) adalah 20 micro Pa.

Ambang Batas suara terkeras/terkuat yang bisa di dengar oleh telinga manusia (dalam bahasa inggris di sebut threshold of pain) adalah 20 Pa.

Threshold of Hearing = 0.00002 pascal (Pa)

Threshold of Pain = 20 pascal (Pa)

Di dalam dunia Audio Engineering ,menyatakan tekanan suara terhadap pendengaran manusia dengan menggunakan satuan Pascal di nilai tidak efektif.Karena telinga kita mampu mendengar tekanan suara dengan rentang yang sangat luas yaitu dari 0.00002 Pa - 20 Pa atau 1:1,000,000
Untuk menjadikan lebih efektif dan lebih mudah, maka di gunakan lah Decibel (dB).

dB adalah RASIO antara dua kuantitas , yaitu antara kuantitas referensi dan kuantitas pembandingnya.

dB menggunakan penjumlahan logaritma berbasiskan 10 atau Log 10 dan sering hanya di tulis "Log" saja.
Bel = Log (kuantitas pembanding / kuantitas referensi)
deciBel = 20 x Log (kuantitas pembanding / kuantitas referensi)

Contoh : seberapa kuat kah tekanan suara yang mampu di dengar oleh telinga manusia??

Dan jawaban nya adalah 20 pa.Lalu berapa dB kah 20 pa??

Pertanyaan tersebut hanya bisa terjawab jika kita mempunyai kuantitas referensi nya sebagai pembanding.Karena dB adalah rasio.

Pada penggunaan dB ,SELALU di perlukan adanya kuantitas referensi.

Dalam hal pendengaran manusia, yang menjadi referensi adalah suara terpelan/terlemah yang bisa di dengar oleh telinga kita yaitu 20 micro pascal atau 0.00002 Pa

Jadi pertanyaan yang benar seharusnya :

Berapa dB kah 20 Pa terhadap 0.00002 Pa???

Jawaban :

20 x Log (kuantitas pembanding / kuantitas referensi)

20 x Log (20 / 0.00002)

20 x Log 1,000,000

20 x 6

120dB

Jadi 20 Pa itu 120dB lebih keras dari 20 micro Pa.Karena menggunakan referensi 20 micro Pa, di mana Pa adalah satuan kekerasan suara (Sound Pressure Level/SPL). Maka di belakang penulisan dB harus di beri keterangan referensi nya, penulisan yang tepat adalah 120 dBSPL.

0 dBSPL = 20 micro Pa

Sejarah singkat tentang dB :

Decibel pertama kali di gunakan untuk menghitung “loss signal” pada telephone karena pengaruh panjang kabel.Yang sebelumnya menggunakan MSC (Miles of Standart Cable).

Decibel pertama kali di gagas pada tahun 1920an, oleh engineer engineer di Bell Telephone Laboratories.
Penyebutan Bel di ambil dari nama seorang "pioneer" dunia telekomunikasi yaitu Alexander Graham Bell ,sebagai bentuk apresiasi.Dan dalam penulisan nya ,dB sebaiknya menggunakan huruf B bukan b.

Cepat Rambat Bunyi

  

Bunyi memerlukan medium untuk merambat.Tanpa medium, bunyi tidak akan bisa kita dengar. Dalam hal ini medium tersebut adalah udara.
Cepat rambat bunyi di udara adalah :

c = 331.4 + (0.6 x suhu dalam celcius) , dengan satuan meter/second.

Suhu akan mempengaruhi kecepatan bunyi merambat di udara.Sebagai acuan nya, semakin turun suhu udara maka kecepatan bunyi merambat pun akan semakin turun / lambat.Begitu juga sebaliknya.

Perioda

  

Perioda adalah waktu yang di butuhkan oleh bunyi untuk mencapai satu getaran atau satu putaran untuk berosilasi dengan sempurna.

Dengan menggunakan rumus t = 1/f

Di mana :        t = perioda

                        f = frekuensi

Contoh :

perioda dari frekuensi 1000 KHz   = 1/f

                                                            = 1/1000

                                                            = 0.001 second

                                                            = 10 ms

Panjang Gelombang

 

Panjang Gelombang adalah jarak yang di lalui oleh bunyi untuk mencapai satu getaran atau satu putaran untuk berosilasi dengan sempurna.

Rumus untuk mencari panjang gelombang adalah c/f

Di mana :        c = kecepatan bunyi di udara

                        f = frekuensi

Panjang gelombang sangat bergantung pada frekuensi, artinya tiap tiap frekuensi memiliki panjang gelombang yang berbeda.Sebagai contoh :

Frekuensi 100 Hz memiliki panjang gelombang 344/100 = 344 cm

Frekuensi 1KHz memiliki panjang gelombang 344/1000 =  34 cm

Frekuensi 10KHz memiliki panjang gelombang 344/10000 = 3.4 cm

Dengan asumsi kecepatan bunyi di udara adalah 344 m/s

Semakin rendah frekuensi ,maka semakin panjang jarak yang di lalui untuk mencapai satu putaran yang sempurna.Dan semakin tinggi frekuensi , maka semakin pendek jarak yang di lalui untuk mencapai satu putaran yang sempurna.

                        

Fase

Fase Adalah tahapan yang di butuhkan bunyi untuk mencapai satu perioda dan satu panjang gelombang yang di presentasikan dalam sudut derajat.

Jadi fase tidak hanya berhubungan dengan waktu (perioda) tapi juga jarak (panjang gelombang).Karena perioda dan panjang gelombang bersifat bergantung terhadap frekuensi, maka hal tersebut juga berlaku bagi fase.

Satu perioda dan satu panjang gelombang di lambangkan dengan fase 360 derajat.

Jika 100 Hz memiliki perioda 10ms dan panjang gelombang 3.4m , maka hal tersebut dapat di presentasikan juga dengan fase 360 derajat.

Dan sebagai contoh lain, jika 360 derajat pada 100 Hz = 10ms , maka 180 derajat pada 100 Hz = 5ms.Lalu berapa ms kah fase 120 derajat pada 100 Hz.

Jawaban nya adalah (10/360) x 120 = 3.333ms


Semoga artikel ini bermanfaat, dan mohon maaf jika ada kesalahan.