Pengujian 25 aspek rasio ideal ruang akustik studio musik oleh J.H. Rindel melalui permodelan matematis

Pengujian terhadap 25 aspek rasio ideal ruang akustik oleh J.H. Rindel

menggunakan permodelan Frequency Spacing Index (6/6)

Ruang kecil yang dirancang untuk melakukan latihan musik, pengambilan rekaman suara, ruang kontrol, editing dan mastering, untuk mendengarkan reproduki suara memerlukan response frekuensi yang senatural mungkin. Oleh karena itu frekuensi resonansi (modes) ruangan harus tersebar semerata mungkin. Untuk mencapai respons frekuensi resonansi yang merata caranya dengan mendesain aspek rasio ruangan sesuai dengan rekomendasi peneliti di bidang ini.

Memainkan alat musik atau alat reproduksi suara di dalam ruangan sama dengan menggabungkan akustik suara alat musik dan akustik suara ruangan (acoustically coupling). Dengan kata lain ruangan bertindak sebagai akustik tambahan dari alat musik atau alat reproduksi suara. Dengan pengertian bahwa ruangan dengan akustik yang baik tidak akan memperindah suara alat musik atau alat reproduksi, akan tetapi ruang akustik yang buruk pasti akan merusak suara alat musik atau alat reproduksi suara yang baik. Ruang musik yang baik adalah ruangan yang mendukung suara musik sebaik mungkin pada setiap nada dan setiap frekuensi secara adil atau merata, tanpa mengorbankan salah satu nada atau frekuensi tertentu.

Bayangkan kita memainkan tangga nada kromatik di sebuah piano dari nada C1 (32.7 Hz) sampai dengan nada C2 (65.4 Hz) pada dua ruang kecil dengan volume yang sama yaitu 150 meter kubik akan tetapi yang satu dengan aspek rasio 1:1:1 atau kubus dan yang satu dengan aspek ideal Meisnerr (2018) yaitu 1,45:1,20:1. Gambar di bawah terlihat frekuensi respons ruangan kubus memiliki puncak dan lembah yang curam dengan simpangan yang jauh. Hal ini akan menyebabkan karakteristik tonal dan intensitas suara piano pada setiap nada kromatik dari C1 sampai C2 akan terdengar jauh berbeda dibanding dengan ruang dengan aspek rasio yang ideal.

Karena penelitian Rindel bertujuan untuk mendapatkan distribusi frekuensi resonans (modes) yang paling merata, maka Rindel membuat permodelan matematis yang dinamakan “Frequency Spacing Index” atau indeks jarak frekuensi. Untuk mendapatkan interval yang ekstrim dari setiap aspek rasio ruangan permodelan matematik ini mengabaikan besaran volume ruangan maupun nilai penyerapan suara permukaan ruangan.

Permodelan Frequency Spacing Index

Apabila permodelan di atas dihitung berdasarkan aspek ratio panjang:lebar dan lebar:tinggi untuk ruangan kubus 1:1:1 dibandingkan dengan ruang aspek rasio ideal Mesnerr 1,45:1,20:1 dan visualisasikan menjadi grafik, akan terlihat seperti di bawah ini.

Dengan bermodalkan permodelan matematis “Frequency Spacing Index”, Rindel menguji kemerataan distribusi frekuensi resonansi (modes) terhadap 25 aspek rasio ideal sampai yang terburuk yang kemudian diurutkan dari yang terbaik sampai terburuk seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini.

Dari penelitian ini J.H. Rindel menyimpulkan bahwa aspek rasio panjang-lebar jauh lebih penting ketimbang aspek rasio lebar-tinggi. Menurut Rindel aspek rasio panjang-lebar yang ideal berada pada kisaran 1.15 sampai dengan 1.45, sedangkan aspek rasio panjang-tinggi dapat disesuaikan dengan kondisi arsitektur tanpa terlalu mempengaruhi kualitas tonaliti suara musik.

References:

Bolt, R. H. (1946). “Note on normal frequency statistics for rectangular rooms,” J. Acoust. Soc. Am. 18, 130–133.

Cox, T. J., and D’Antonio, P. (2001). “Determining optimum room dimensions for critical listening environments: A new methodology,” AES 110th Convention, Amsterdam, Paper No. 5353.

Louden, M. M. (1971). “Dimension ratios of rectangular rooms with a good distribution of eigentones,” Acustica 24, 101–104.

Meissner, M. (2018). “A novel method for determining optimum dimension ratios for small rectangular rooms,” Arch. Acoust. 43, 217–225. Rindel, J. H. (2015). “Modal energy analysis of nearly rectangular rooms at low frequencies,” Acta Acust. United Acust. 101, 1211–1221.

Rindel, J. H. (2016). “A note on modal reverberation times in rectangular rooms,” Acta Acust. United Acust. 102, 600–603.

Sabine, W. C. (1900). “Reverberation,” The American Architect and The Engineering Record [reprinted as paper No. 1 in Collected Papers on Acoustics (Harvard University Press, Cambridge, MA, 1923); reprinted by Dover Publications Inc. (New York, 1964)], p. 3.

Volkman, J. E. (1942). “Polycylindrical diffusers in-room acoustical design,” J. Acoust. Soc. Am. 13, 234–243.

Walker, R. (1993). “Optimum dimension ratios for studios, control rooms, and listening rooms,” BBC Research Department Report, BBC RD 1993/8.

Menelaah teori dan penelitian rasio ideal akustik untuk desain ruang audio dan studio musik

Modes selalu hadir di dalam setiap ruang kecil seperti studio musik, ruang audio, home theater, studio broadcast

Menelaah teori dan penelitian rasio ideal akustik untuk

desain ruang audio dan studio musik (1 / 6)

Tulisan pertama dari enam tulisan ini menceritakan perjalanan penelitian, metode perhitungan, sampai dengan perumusan teori dan rekomendasi rasio ideal akustik untuk desain ruang audio dan studio musik dalam upaya meratakan distribusi frekuensi resonansi (modes) ruangan yang diperuntukan untuk mendengar audio maupun ruang produksi musik dan siaran.

Resonansi atau modes ruangan menyebabkan distorsi harmonik akustik yang mengubah karakteristik spektrum dan temporal suara pada ruang audio dan studio musik yang menuntut kesempurnaan produksi dan reproduksi suara. Beragam penelitian telah dilakukan untuk mengoptimasi dimensi ruang berbentuk kotak sepatu dengan dasar pemikiran dasar sebagai berikut:

(1) menghindari pengulangan frekuensi modes yang identik atau berdekatan pada frekuensi yang sama atau interval harmonisnya:

a) modes dengan frekuensi identik dapat menyebabkan penggelembungan frekuensi dan timbulnya ekor suara yang lebih panjang dari aslinya. Hal ini menyebabkan suara terdengar gemuk (boomy) dan membuat suara alat musik dan suara manusia terdengar gelap (dark & muddy)

b) frekuensi modes yang berdekatan dapat menyebabakan kesan pelayangan suara atau nada yang fales karena suara musik asli dan suara resonansi ruangan menciptakan bayangan suara dengan frekuensi yang sedikit berbeda.

c) penggelembungan frekuensi pada interval sepertiga (third major), seperlima (fifth major) dan oktaf (first octave and so on) menyebabkan distorsi harmonis sepertiga oktaf, seperlima oktaf dan oktaf pertama, kedua dan seterusnya. Selain distorsi spektrum suara, penggelembungan suara pada interval harmonis menyebabkan distorsi temporal yaitu timbulnya ekor suara yang mengubah warna suara alat musik dan suara seseorang.

(2) menghindari kekosongan frekuensi modes pada interval harmonis satu oktaf dapat menyebabkan terasanya kekosongan support ruangan pada frekuensi rendah di interval tersebut dan suara musik dan suara manusia akan terdengar menjadi lebih kasar dan tajam (harsh & edgy).

Rekomendasi rasio ideal ruang audio, studio musik yang saya urutkan dari rasio panjang terhadap tinggi terbesar

Room modes adalah resonansi sebuah gelombang suara yang dimensinya sama dengan permukaan ruangan yang berhadapan. Ada tiga tipe modes dalam ruangan yaitu:

(1) axial modes, adalah gelombang suara yang beresonansi pada permukaan rata yang berhadapan seperti permukaan dinding atau permukaan lantai dengan plafon.

(2) tangential modes, adalah gelombang suara yang beresonansi pada dua sudut ruangan yang berhadapan pada permukaan yang sama

(3) oblique modes, adalah gelombang suara yang beresonansi pada dua sudut ruangan yang berhadapan pada permukaan yang berhadapan juga

Gambar yang memperlihatkan modes pada sumbu axial, tangential dan oblique

Baca tulisan berikut yang mengulas pemikiran dan metode perhitungan dari peneliti yang menekuni topik ini.