PENGARUH VARIASI JENIS BAHAN TERHADAP POLA HAMBURAN PADA DIFUSER MLS (MAXIMUM LENGTH SEQUENCE) DUA DIMENSI - ITS Repository

  TUGAS AKHIR - SF 141501

PENGARUH VARIASI JENIS BAHAN TERHADAP

POLA HAMBURAN PADA DIFUSER MLS

(MAXIMUM LENGTH SEQUENCE) DUA DIMENSI Keysha Wellviestu Zakri NRP 1111 100 004 Dosen Pembimbing I Dr. Melania Suweni Muntini, MT. Dosen Pembimbing II Susilo Indrawati, M.Si

  TUGAS AKHIR - SF 141501

PENGARUH VARIASI JENIS BAHAN TERHADAP

POLA HAMBURAN PADA DIFUSER MLS

(MAXIMUM LENGTH SEQUENCE) DUA DIMENSI

Keysha Wellviestu Zakri NRP 1111 100 004 Dosen Pembimbing Dr. Melania Suweni Muntini, MT. Dosen Pembimbing II Susilo Indrawati, M.Si Jurusan Fisika

  FINAL PROJECT - SF 141501

EFFECT OF VARIATIONS IN THE TYPE OF

MATERIAL OF SCATTERING PATTERS IN TWO-

  LENGTH

DIMENSIONAL MLS (MAXIMUM

  SEQUENCE ) DIFFUSER.

  Keysha Wellviestu Zakri NRP 1111 100 004 Advisor I Dr. Melania Suweni Muntini, MT. Advisor II Susilo Indrawati, M.Si Department of Physics

  FINAL PROJECT - SF 141501

EFFECT OF VARIATIONS IN THE TYPE OF

MATERIAL OF SCATTERING PATTERS IN

TWO-DIMENSIONAL MLS (MAXIMUM

  LENGTH SEQUENCE ) DIFFUSER.

  Keysha Wellviestu Zakri NRP 1111 100 004 Advisor I Dr. Melania Suweni Muntini, MT. Advisor II Susilo Indrawati, M.Si Department of Physics Faculty of Mathematics and Natural Science Tenth Nopember of Technologhy Institute

  

PENGARUH VARIASI JENIS BAHAN TERHADAP

POLA HAMBURAN DIFUSER MLS (MAXIMUM

LENGTH SEQUENCES) DUA DIMENSI

Nama : Keysha Wellviestu Zakri

  NRP : 1111100004 Jurusan : Fisika, FMIPA-ITS Pembimbing I : Dr. Melania Suweni Muntini, MT Pembimbing II : Susilo Indrawati, M.Si Abstrak

  Salah satu hal yang disorot dalam pengkondisian suatu ruang akustik yaitu dengan mempertimbangkan kenyamanan. Hal ini dapat dilakukan dengan memberikan suatu bahan yaitu difuser. Tanpa diketahui koefisien difusi terlebih dahulu, tidaklah mungkin diketahui fungsi difuser yang cocok dalam aplikasinya. Pada laporan ini direpresentasikan hasil penelitian tentang koefisien difusi suatu difuser 2 dimensi berbahan kayu dan bubur kertas. Koefisien difusi dihitung melalui separasi sinyal akustik antara bunyi yang datang pada difuser dan bunyi yang dihamburkan oleh difuser. Penelitian dilakukan di Ruang Laboratorium Akustik Fisika ITS dengan melakukan pengukuran distribusi SPL pada permukaan dengan dan tanpa difuser. Pemisahan sinyal akustik dapat diperoleh dengan mencari selisih antara SPL dengan dan tanpa difuser melalui transformasi Fourier. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai koefisien difusi kayu dan bubur kertas 2D memilliki nilai yang sama yaitu 0,312 ± 0,008 untuk diffuser kayu 2D dan 0,319 ± 0,007 untuk diffuser bubur kertas 2D.

  Kata kunci : diffuser, koefisien difusi, separasi sinyal , SPL (Sound Pressure Level).

  

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

  

EFFECT OF VARIATIONS IN THE TYPE OF MATERIAL

OF SCATTERING PATTERS IN TWO-DIMENSIONAL

MLS ( MAXIMUM LENGTH SEQUENCE) DIFFUSER. Name : Keysha Wellviestu Zakri NRP : 1111100004 Major : Physics, FMIPA-ITS Advisor I : Dr. Melania Suweni Muntini, MT. Advisor II : Susilo Indrawati, M.Si Abstract

  

Considering the convenience is one of highlighted thing

in setting up an accoustic room. In can be done by giving a

diffuser materials. Without knowing diffusion coefficient first, it

is impossible for knowing the diffuser which is matched with its

application. This report is represented the research result about

diffusion coefficientof 2D diffuser wood and pulp. Diffusion

coefficient is calculated by separating the accoustic signal

between come and dissipated sounds by diffuser. Research is

conducted at Physics ITS Accoustic Laboratory by measuring the

SPL distribution on the surface with and without diffuser. The

separation of accoustic signal can be obtained by finding the

quarrel between SPL with and without diffuser through Fourier

Transformation. The result shows that 2D diffuser made by pulp

and wood have the same value for diffusion coefficient, which is

0,319 ± 0,007 for pulp and 0,312 ± 0,008 for wood.

  

Key word : diffuser, diffusion coefficient, signal separation, SPL

(Sound Pressure Level).

  

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala limpahan berkah, rahmat, dan petunjukNya atas nikmat iman, islam, dan ikhsan yang diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir (TA) ini dengan optimal dan tepat waktu. Sholawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah, Nabi Muhammad SAW yang telah menuntun kami dari kebodohan menuju cahaya kebenaran.

  Tugas Akhir (TA) ini penulis susun untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) di Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Tugas Akhir ini ditulis dengan judul :

  

“PENGARUH VARIASI JENIS BAHAN TERHADAP POLA

  HAMBURAN PADA DIFUSER MLS (MAXIMUM LENGTH

  

SEQUENCE) DUA DIMENSI ”

  Penulis persembahkan kepada masyarakat Indonesia guna berpartisipasi untuk mengembangkan ilmu pegetahuan dalam bidang sains dan teknologi.

  Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang membantu penyusunan laporan Tugas Akhir (TA) dan proses penelitiannya.

  1. Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan semua hal terbaik bagi penulis sejak kecil sampai dewasa.

  2. Adik tersayang Ivonny Weldha Zakri atas seluruh dukungan, doa, dan motivasi yang diberikan kepada penulis.

  3. Bapak Prof. Edy Yahya sebagai dosen wali yang selalu memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis.

  4. Ibu Dr. Melania Suweni Muntini, MT. dan Ibu Susilo membagi pengalaman serta memberikan pengarahan selama proses penelitian dan penyusunan laporan.

  5. Kepada Mas Achmad Arif Alfin Fisika 2007 atas sumbangsih semangat dan ilmunya

  6. Kepada kakak tingkat yaitu Mas Tri Fisika 2009 dan Mas Syarif Fisika 2010 serta lainnya atas sumbangsih ilmunya.

  7. Kepada teman sepermainan Rizki, Mentari, Astrid, Ifa, Dhita dan Finanti atas dukungan dan semangat yang telah diberikan.

  8. Segenap teman-teman Fisika Foton 2011 yang telah menjadi keluarga penulis selama di Surabaya dan telah memberikan dukungan terbaik bagi penulis.

  9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mohon kritik dan saran membangun dari pembaca guna menyempurnakan laporan ini demi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di masa mendatang. Akhir kata penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua pihak, terutama untuk penelitian selanjutnya. Amiin Ya Rabbal Alamiin.

  Surabaya, Januari 2015 Penulis

  

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL....................................................................

  i

  

COVER PAGE ........................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................

  iii

ABSTRAK ....................................................................................

v

  

ABSTRACT .............................................................................. vii

KATA PENGANTAR ...............................................................

  ix DAFTAR ISI ............................................................................ xiii

  

DAFTAR TABEL ................................................................... xvii

DAFTAR GAMBAR ...............................................................

  xix DAFTAR LAMPIRAN ......................................................... xxiii

  BAB I PENDAHULUAN

  ............................................................1

  1.1 Latar Belakang ...................................................................1

  1.2 Perumusan Masalah............................................................2

  1.3 Batasan Masalah .................................................................2

  1.4 Tujuan Penelitian ...............................................................3

  1.5 Manfaat Penelitian .............................................................3

  1.6 Sistematika Penulisan Laporan .........................................3

  

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................5

  2.1 Interaksi Gelombang Bunyi dengan Permukaan ................5

  2.1.3 Difraksi ........................................................................ 6

  2.2 Difuser ............................................................................... 7

  2.3 Macam-macam Difuser Schroeder .................................... 8

  2.3.1 Maximum Length Sequence (MLS) 1 Dimensi ............ 9

  2.3.2 Maximum Length Sequence (MLS) 2 Dimensi ............ 9

  2.4 Aplikasi dan Fungsi Difuser ............................................. 10

  2.5 Koefisien Difusi Difuser ................................................. 12

  2.6 Sinyal ............................................................................... 14

  2.7 Ralat Standar Deviasi ...................................................... 18

  

BAB III METODOLOGI ......................................................... 21

  3.1 Tahap-tahap Penelitian .................................................... 21

  3.2 Studi Literatur.................................................................. 22

  3.3 Pengenalan Alat ............................................................... 22

  3.4 Perancangan dan Pembuatan Difuser .............................. 23

  3.5 Pengambilan Data dan Perhitungan Koefisien Difusi ..... 24

  3.5.1 Pengukuran Pola Hamburan Pada Difuser ................. 24

  3.5.2 Proses Pemisahan sinyal akustik ................................ 25

  3.5.3 Perhitungan Ralat Pengukuran ................................... 27

  3.5.4 Perhitungan Koefisien Difusi Difuser ........................ 28

  

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ............... 29

  4.1 Hasil Pengukuran ............................................................ 29

  4.1.1 Ruang uji .................................................................... 29

  4.1.2 Bahan uji .................................................................... 30

  4.2 Data Hasil Pengukuran .................................................... 31

  4.2.1 Data Pengukuran Tingkat Bising Sekitar ................... 31

  4.2.2 Data SPL Tanpa Difuser, Difuser 2 Dimensi ............. 31

  4.3 Hasil Perhitungan SPL Bunyi yang Dihamburkan Difuser ............................................................................................... 32

  4.4 Perhitungan Koefisien Difusi Difuser ............................. 39

  4.5 Perbandingan Pola Hamburan Difuser ............................ 41

  5.1 Kesimpulan ......................................................................47

  5.2 Saran .................................................................................47

  DAFTAR PUSTAKA

  ................................................................49

  LAMPIRAN

  ...............................................................................51

  

BIOGRAFI PENULIS ..............................................................67

  

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data tingkat bising sekitar (background noise) ...........31Tabel 4.2 Tabel pengukuran SPL tanpa difuser (speaker) ..........32 dTabel 4.3 SPL bunyi datang (SPL ) pada jarak 70 cm dari difuser kayu 2D (pada titik ukur 0 ) di ruang semianechoic Laboratorium

  Akustik Fisika ITS ......................................................................33

Tabel 4.4 Tingkat tekanan bunyi (Li) pada difuser kayu 2D dengan frekuensi 250 Hz .............................................................40Tabel 4.5 Hasil perhitungan koefisien difusi ...............................41

  

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Refleksi oleh bentuk permukaan yang berbeda ............ 6Gambar 2.2 a) Peristiwa refleksi spekular dan b) Peristiwa hamburan .......................................................................................... 7Gambar 2.3 Kinerja khas diffuser QRD dibandingkan dengan

  MLS .................................................................................................. 8

Gambar 2.4 Gambar potongan diffuser MLS satu dimensi .............. 9Gambar 2.5 Gambar potongan difuser MLS dua dimensi ................ 9Gambar 2.6 Aplikasi penggunaan difuser melengkung pada dinding Hummingbird Centre di Toronto (sumber

  D’antonio’2004) .............................................................................. 11

Gambar 2.7 Sinyal suara ................................................................. 14Gambar 2.8 Gambar gelombang sinyal waktu kontinyu ................. 15Gambar 2.9 Gelombang sinyal diskrit ............................................ 15Gambar 2.10 sinyal a) dalam domain waktu b) dalam domain frekuensi .......................................................................................... 18Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penelitian ............................. 21Gambar 3.2 Potongan difuser dua dimensi untuk bahan kayu dan bubur kertas. .................................................................................... 23Gambar 3.3 Skema pengukuran pola hamburan difuser. ................ 24Gambar 3.4 Proses separasi sinyal .................................................. 26Gambar 4.1 Ruang uji semianechoic Laboratorium Akustik Fisika

  ITS ................................................................................................... 29

Gambar 4.2 Gambar difuser bahan: (a) bubur kertas; (b) kayu ....... 30Gambar 4.3 Kurva sinyal dalam domain waktu: (a) bunyi datang

• pantul; (b) bunyi datang, di ruang semianechoic Fisika FMIPA

  ITS dengan jarak 70 cm dari difuser kayu 2D.. ............................... 35

Gambar 4.4 Kurva sinyal hasil FFT dari domain waktu ke domain frekuensi: (a) bunyi datang + pantul; (b) bunyi datang, di ruang

  semianechoic Fisika FMIPA ITS dengan jarak 70 cm dari difuser

  kayu 2D.. ......................................................................................... 37

Gambar 4.5 Kurva sinyal hasil pemisahan bunyi pantul, di ruang

  semianechoic Fisika FMIPA ITS dengan jarak 70 cm dari difuser

  kayu 2D . ......................................................................................... 38 .

Gambar 4.6 Kurva sinyal hasil pemisahan bunyi pantul dalam domain frekuensi di ruang semianechoic Fisika FMIPA ITS

  dengan jarak 70 cm dari difuser kayu 2D . . ...................................... 39

Gambar 4.7 Grafik polar (a) difuser kayu 2D; (b) difuser bubur kertas 2D; yang diperoleh di Ruang Laboratoriun Akustik Fisika

  ITS pada jarak mikrofon 70 cm dari difuser dengan frekuensi 125 Hz.. .................................................................................................. 42

Gambar 4.8 Grafik polar (a) difuser kayu 2D; (b) difuser bubur kertas 2D; yang diperoleh di Ruang Laboratoriun Akustik Fisika

  ITS pada jarak mikrofon 70 cm dari difuser dengan frekuensi 250 Hz.. .................................................................................................. 42

Gambar 4.9 Grafik polar (a) difuser kayu 2D; (b) difuser bubur kertas 2D; yang diperoleh di Ruang Laboratoriun Akustik Fisika

  ITS pada jarak mikrofon 70 cm dari difuser dengan frekuensi 500 Hz.. .................................................................................................. 43

Gambar 4.10 Grafik polar (a) difuser kayu 2D; (b) difuser bubur kertas 2D; yang diperoleh di Ruang Laboratoriun Akustik Fisika

  ITS pada jarak mikrofon 70 cm dari difuser dengan frekuensi 1000 Hz. .......................................................................................... 43

Gambar 4.11 Grafik polar (a) difuser kayu 2D; (b) difuser bubur kertas 2D; yang diperoleh di Ruang Laboratoriun Akustik Fisika

  ITS pada jarak mikrofon 70 cm dari difuser dengan frekuensi 2000 Hz ........................................................................................... 44

Gambar 4.12 Grafik polar (a) difuser kayu 2D; (b) difuser bubur kertas 2D; yang diperoleh di Ruang Laboratoriun Akustik Fisika

  ITS pada jarak mikrofon 70 cm dari difuser dengan frekuensi 4000 Hz.. ......................................................................................... 44

  

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

  

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A

  Hasil pengukuran difuser bubur kertas 2 dimensi .................................................................51

  LAMPIRAN B

  Hasil perhitungan ralat pengukuran difuser 2 dimensi .................................................................53

  LAMPIRAN C

  Hasil perhitungan bunyi pantul difuser 2 dimensi ........................................................... 61

  

LAMPIRAN D FFT dan IFFT pada matlab R2007b

  ........................................................... 65

  ”Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Dewasa ini perkembangan ilmu dan teknologi berkembang sangat cepat, tak terkecuali perkembangan di bidang akustika ruangan dan bangunan. Dalam hal ini khususnya ruang auditorium. Ruang auditorium banyak digunakan untuk keperluan

  

meeting, rapat besar, konser, konferensi dan seminar. Sering kali

  para pengguna ruang auditorium mengeluh mengenai kenyamanan pendengaran. Hal itu menyebabkan pembaharuan teknologi desain dari ruang auditorium itu sendiri sangat dibutuhkan. Karakter suatu ruang auditorium yang bagus dapat dilihat dari bunyi yang dapat didengar dari seluruh ruangan secara merata, dimana ini terjadi akibat ruang auditorium memiliki waktu dengung yang tinggi.

  Sebelumnya telah dilakukan penelitian tesis “Karakterisasi Difuser dengan Menggunakan Model Separasi

Sinyal” yang telah dilakukan oleh Susilo Indrawati tahun 2011.

  Untuk mendapatkan karakter ruang auditorium yang bagus dapat dilakukan dengan penambahan bahan reflektor pada dinding, lantai dan langit-langit agar ruangan tersebut memiliki waktu dengung yang tinggi. Akan tetapi, penggunaan reflektor juga dapat menimbulkan gema. Sehingga dibutuhkan komponen pendukung lainnya pada ruang auditorium yaitu difuser. Dimana difuser itu sendiri ialah material akustik yang dapat memperbaiki penyimpangan suara yang terjadi oleh adanya gema. Trevor j. Cox dan D’Antonio telah melakukan penelitian tentang difuser MLS (Maximum Length Sequence) yang dijelaskan dalam buku dan kumpulan makalah tahun 2009, “Acoustic Absorber and

  

Diffusers (theory,design and application)”. Saat ini

  perkembangan difuser terarah pada susunan difuser dan bahan

  “Pengaruh Variasi Jenis Bahan Terhadap Pola

  

Hamburan Pada Difuser MLS (Maximum Length Sequences) dan

QRD (Quadratic Residue Difuser)” yang telah dilakukan oleh

  Fajar pada tahun 2013. Penelitian tersebut menghasilkan pola hamburan berbeda hanya dalam beberapa frekuensi. Dalam tugas akhir ini, saya mencoba membandingkan pengaruh bahan pembuat difuser 2 dimensi berupa kayu dan bubur kertas. Diharapkan dari penelitian ini dapat mengolah kembali limbah kertas sebagai bahan pembua difuser, sehingga dapat diketahui pengaruh variasi jenis bahan terhadap pola hamburan pada difuers MLS dua dimensi.

1.2 Rumusan Permasalahan

  Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini sebagai berikut: a. Bagaimana merancang atau membuat difuser dua dimensi berbahan kayu b. Bagaimana merancang atau membuat difuser dua dimensi berbahan bubur kertas c. Bagaimana menghitung nilai koefisien difusi difuser

  d. Bagaimana membandingkan hasil pola hamburan yang terjadi pada difuser kayu dan bubur kertas.

1.3 Batasan Masalah

  Pada penelitian ini, permasalahan dibatasi pada:

  a. Pengamatan secara visual pola hamburan difuser yang terjadi pada ruang Laboratorium Akustik Fisika FMIPA

  ITS.

  b. Tipe difuser yang digunakan adalah difuser kubus MLS dua dimensi dengan variasi bahan berupa kayu dan bubur kertas. c. Ruang penelitian yang digunakan adalah ruang

  semianechoic yang ada di Laboratorium Akustik Fisika ITS.

  d. Pita oktaf yang digunakan yaitu dari frekuensi 125 Hz hingga 4000 Hz e. Sinyal Generator yang digunakan adalah whitenoise

1.4 Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

  1. Merancang dan membuat difuser dua dimensi berbahan kayu dan bubur kertas

2. Mendapatkan nilai koefisien difusi dari difuser

  3. Membandingkan hasil pola hamburan yang terjadi pada difuser kayu dan bubur kertas

  1.5 Manfaat penelitian

  Manfaat dari penelitian ini adalah mengetahui karakteristik beserta pola hamburan difuser kubus MLS dua dimensi untuk dapat diaplikasikan di dalam suatu desain ruang auditorium atau studio.

  1.6 Sistematika Penulisan Laporan

  Sistematika penulisan tugas akhir ini, tersusun dalam lima bab yaitu :

  Bab 1: Pendahuluan Berisi latar belakang masalah, maksud dan tujuan, perumusan masalah dan manfaat tugas akhir.

  Berisi mengenai kajian pustaka yang digunakan pada tugas akhir.

  Bab 3: Metodologi Penelitian Berisi tentang metode dan tahap pengambilan data. Bab 4: Analisa Data dan Pembahasan Berupa hasil data yang diperoleh, serta analisa yang dilakukan. Bab 5: Kesimpulan Berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Interaksi Gelombang Bunyi dengan Permukaan

  Perilaku bunyi yang terjadi di dalam suatu ruangan berbeda-beda tergantung frekuensi bunyi yang merambat di dalam suatu ruang dan juga karakter permukaan ruangnya. Bila gelombang bunyi mengenai suatu permukaan seperti dinding, langit-langit atau lantai maka dapat terjadi beberapa peristiwa seperti absorpsi (penyerapan), refleksi (pemantulan), difraksi, dan hamburan.

  2.1.1 Absorbsi (penyerapan)

  Penyerapan sangat bergantung pada kerapatan material untuk menyerap energi bunyi yang datang pada suatu permukaan. Selain kerapatan, frekuensi bunyi yang tiba juga dapat mempengaruhi terkait nilai absorpsi suatu permukaan atau material. Kemampuan absorpsi material ditentukan oleh koefisien absorpsi, yaitu banyaknya energi bunyi yang diserap dibandingkan keseluruhan energi bunyi yang mengenai permukaan. Besarnya koefisien absorpsi (α) adalah antara 0 sampai 1. Apabila berarti 20% energi bunyi yang datang diserap oleh permukaan bahan dan 80% dipantulkan.

  2.1.2 Refleksi (pemantulan)

  Permukaan yang keras, padat dan rata merupakan material yang memantulkan hampir semua energi bunyi yang jatuh padanya. Gejala pemantulan ini hampir serupa dengan sifat cahaya yang dipantulkan yaitu apabila sinar datang dan pantul terletak dalam bidang datar yang sama maka sudut sinar pantul pada bidang datar adalah sama. Terdapat tiga medan bunyi akibat refleksi terkait dengan bentuk bidang refleksinya, yaitu :

• menyebar bila bunyi direfleksikan oleh bidang cembung - memusat bila bunyi direfleksikan oleh bidang cekung.

  Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 Refleksi oleh bentuk permukaan yang berbeda

2.1.3 Difraksi

  Difraksi adalah gejala akustik yang menyebabkan gelombang bunyi dibelokkan atau dihamburkan disekitar penghalang seperti sudut (corner), kolom, tembok dan balok. Pola difraksi juga dapat diperoleh dari gelombang refrelsi. Difraksi gelombang refleksi dikenal juga sebagai peristiwa hamburan.

  Hamburan merupakan hasil interaksi gelombang datang dengan permukaan yang keras atau tidak rata, sebaliknya pemantulan spekular terjadi apabila bunyi mengenai permukaan yang halus atau rata. Pada pantulan spekular gelombang bunyi datang mengenai suatu permukaan kemudian memantul ke satu arah sesuai dengan hukum Snellius (Gambar 2.2a), sedangkan pada hamburan gelombang bunyi yang datang mengenai suatu permukaan memantul ke segala arah (Gambar 2.2b). Hamburan terjadi saat panjang gelombang (λ) bunyi lebih besar daripada permukaan bidang pantul.

  

(a) (b)

Gambar 2.2 a) Peristiwa refleksi spekular dan b) Peristiwa hamburan.

  Peristiwa hamburan ini sangat penting dalam perancangan suatu ruangan, karena dapat digunakan untuk mencegah adanya pengelompokan bunyi. Dengan ini maka tidak akan ada orang yang mendengar bunyi terlalu kuat disalah satu sisi atau terlalu lemah di sisi satunya. Pada peristiwa hamburan bunyi dalam ruang, besarnya energi bunyi pada ruang tersebut tetap dan tidak berkurang.

2.2 Difuser

  Difuser merupakan material akustik yang digunakan untuk memperbaiki penyimpangan suara dalam ruangan seperti gema. Difuser sebagai alternatif yang sangat baik untuk penyerapan suara karena tidak menghilangkan energi suara, tetapi efektif untuk mengurangi gema dan pemantulan sementara ruangan masih tetap terdengar hidup. Dibandingkan dengan menggunakan dinding pemantul yang menyebabkan sebagian besar energi dipantulkan pada sudut yang sama dengan sudut datang, difuser akan menyebabkan energi bunyi akan terpancar ke berbagai arah, sehingga membuat ruangan lebih difusif.

Gambar 2.3 Kinerja khas diffuser QRD dibandingkan dengan MLS

2.3 Macam-macam Difuser Schroeder

  Difuser Schroeder merupakan panel yang dapat menyebarkan gelombang bunyi yang mengenai permukaannya. Sebuah difuser Schroeder memiliki struktur yang terdiri dari sejumlah sumur yang dapat memiliki kedalaman berbeda-beda. Gelombang bunyi yang mengenai permukaan difuser yang tidak teratur, akan memantul secara acak dari masing-masing sumur. Semua gelombang bunyi yang terpantul ini memiliki jumlah energi yang sama tetapi fasenya berbeda. Hal ini dikarenakan perbedaan jarak yang ditempuh tiap gelombang bunyi yang mengenai bagian-bagian dari difuser yang berbeda-beda. Akibat adanya pemantulan acak dalam ruang, maka ruang terasa lebih hidup.

  Berdasarkan bentuk geometri permukaan, difuser dapat dikelompokkan menjadi beberapa bentuk seperti kotak, melengkung, segitiga (piramida), kerucut dan sebagainya. Dalam perkembangannya Scroeder membagi difuser yang berbentuk

  2.3.1 Maximum Length Sequence (MLS) 1 Dimensi Maximum length sequence merupakan difuser yang terdiri

  dari permukaan dengan dua kedalaman yang berbeda yakni dengan kedalaman 0 dan 1. Angka satu (1) menunjukkan sebuah sumur, sedangkan angka nol (0) menunjukkan sebuah tonjolan.

Gambar 2.4 Gambar potongan diffuser MLS satu dimensi

  2.3.2 Maximum Length Sequence (MLS) 2 Dimensi

  Difuser MLS 2D memiliki struktur yang sama dengan MLS 1D yaitu berstruktur kaku, dan namun terdiri dari sumur dengan kedalaman berbeda yang dipisahkan oleh dinding tipis.

Gambar 2.5 Gambar potongan difuser MLS dua dimensi

2.4 Aplikasi dan Fungsi Difuser

  Pada auditorium besar yang memiliki desain akustik yang buruk sering terdengar gema. Gema merupakan pantulan yang datang terambat, yaitu lebih dari 50ms setelah bunyi langsung tiba di pendengar. Pantulan dapat berasal dari dinding belakang, tetapi juga bisa datang dari bagian depan balkon atau tempat- tempat lainnya. Salah satu cara mengatasi terdengarnya gema adalah dengan menggunakan absorber atau difuser. Penggunaan difuser lebih menguntungkan karena tidak menghilangkan energi bunyi . Hal ini sangat penting bila auditorium digunakan untuk menampilkan orkestra, karena setiap bagian bunyi yang dihasilkan oleh para musisi harus dijaga kekuatannya agar tidak hilang diserap oleh absorber.

  Salah satu contoh aplikasinya adalah penerapan difuser melengkung pada dinding Hummingbird Centre di Toronto (Consultant John O’Keefe, Aercoustics Engineering Ltd) seperti terlihat pada Gambar 2.6. Difuser yang digunakan berdesain melengkung yaitu seperti anyaman/menenun benang masuk dan keluar dari sisi kayu dinding. Bentuk difuser yang melengkung bertujuan untuk mengacak bunyi sehingga mampu mengatasi gema selain itu juga untuk memenuhi estetika arsitek.

Gambar 2.6 Aplikasi penggunaan difuser melengkung pada dinding Hummingbird Centre di Toronto

  

(sumber: D’antonio tahun 2004)

  Pada awalnya gedung direnovasi untuk meningkatkan waktu dengung, yaitu dengan memberi refleksi tambahan pada pengeras bunyi yang dipasang pada dinding samping. Pemasangan reflektor tidak menjadi masalah apabila bunyi berasaldari panggung, tapi menjadi masalah ketika bunyi berasal dari pantulan dinding-dinding samping. Ini disebabkan bentuk area penonton yang miring dan berbentuk seperti kipas, sehingga penambahan reflektor ini menimbulkan gema. Mengatasi gema Namun, penggunaan absorber saja akan mengakibatkan penurunan waktu dengung sehinga tidak sesuai dengan tujuan awal renovasi. Oleh karena itu solusi yang dilakukan adalah menggunakan difuser, yang akan menghilangkan refleksi sisi ke area penonton (pendengar).

2.5 Koefisien Difusi

  Difuser (d) Karakter difuser dapat dinilai dari berbagai besaran seperti koefisien difusi (d), koefisien hamburan (s) dan pola hamburan difuser.

  Koefisien hamburan (s) didefinisikan sebagai rasio dari energi bunyi terhambur non-spekular terhadap energi bunyi pantul total. Koefisien hamburan, tergantung pada frekuensi dan sudut datang. Prinsip dari koefisien hamburan adalah memisahkan bunyi yang dipantulkan kedalam komponen spekular dan komponen terhambur.

  

⁄ ⁄

  (∑ ) ∑ ( ) ( )

  ⁄

  ( ) ∑ ( ) dengan :

  i = tekanan bunyi pantul difuser pada titik ke i (dB) L

  = jumlah receiver (pengambilan data SPL dalam beberapa

  n

  sudut ukur) = sudut antara garis normal bidang difuser dengan sumbu

  o

  speaker (data diambil 0 ) Data yang diperoleh disini adalah data SPL (dB), dengan rumusan:

  ( ) ( ) ( )

  ( ) ( ) Dengan:

  i = tekanan bunyi pantul difuser pada titik ke i (dB) L

  = tingkat tekanan bunyi SPL dengan difuser (dB)

  L d

  = tingkat tekanan bunyi SPL tanpa difuser (dB)

  L td

  2 d = tekanan kuadrat dengan difuser (pa) P

  2

  = tekanan kuadrat tanpa difuser (pa)

  P td 2 -5

  = tekanan acuan (2 . 10 Pa)

  P ac

  2

  dimana P adalah antilog dari L Umumnya untuk mengevaluasi kualitas difuser diselidiki/diamati pola distribusi tingkat tekanan bunyi pada permukaan difuser, kemudian ditentukan koefisien difusi dan koefisien hamburan untuk berbagai frekuensi. Koefisien difusi

  

(d), merupakan ukuran seragamnya bunyi yang dipantulkan oleh

  difuser. Besarnya koefisien difusi (d) adalah antara 0 dan 1. Jika d

  

= 1 berarti bunyi yang tiba di difuser akan tersebar secara merata

  sedangkan d = 0 menunjukkan bunyi tidak dihamburkan melainkan dipantulkan secara spekular. Untuk mendapatkan nilai koefisien difusi d, difuser diletakkan pada salah satu dinding ruang anechoic, 19 mikropon mengelilingi difuser dengan

  o

  perbedaan sudut 10 yang satu dengan yang lain diukur terhadap garis normal difuser.

  Ruang uji yang digunakan pada penelitian ini adalah ruang Laboratorium Akustik (semianechoic) yang berada di jurusan FMIPA Fisika ITS. Pengukuran yang dilakukan adalah dengan dan tanpa difuser. Ketika tidak ada difuser SPL yang di tangkap mikrofon adalah bunyi datang, sedangkan ketika ada difuser SPL yang ditangkap mikrofon merupakan kombinasi antara bunyi datang dan bunyi yang dipantulkan oleh permukaan difuser. Dalam penelitiannya D’antonio mendapatkan bahwa. besarnya koefisien difusi (d) bergantung pada jarak pengukuran. Semakin jauh titik pengukuran semakin kecil nilai d yang di dapatkan.

2.6 Sinyal

  Sinyal adalah besaran fisis yang berubah menurut waktu, ruang, atau variabel-variabel bebas lainnya yang berisi informasi mengenai tingkah laku sebuah sistem. Secara matematis, sinyal merupakan fungsi dari satu atau lebih variabel bebas (independent variable). Sebagai contoh, sinyal suara dinyatakan secara matematis oleh tekanan akustik sebagai fungsi waktu yang diilustrasikan di Gambar 2.7.

  o itud Ampl

  ms

Gambar 2.7 Sinyal suara

  Berdasarkan perubahan variabel tekanan terhadap waktu yang ada dalam sistem, model sistem dibagi menjadi model sistem waktu kontinu dan model system waktu diskrit. Model sistem waktu kontinu umumnya ditulis dengan simbol waktu t, sedangkan model waktu diskrit umumnya ditulis dengan simbol waktu k. Sebuah sinyal kontinyu berbentuk sinusoidal

  ( ) ( ) ( ) Dengan: A = amplitudo Ω = frekuensi sudut dalam sinyal kontinyu

  θ = fase awal sinyal kontinyu Gambar 2.8

  Gambar gelombang sinyal waktu kontinyu

  Sebuah sinyal sinusoidal waktu diskrit diperlihatkan pada Gambar 2.9 dan persamaannya ditulis

  ( ) ( ) ( ) dengan n adalah bilangan bulat n = 0, 1, 2,...

  A = amplitude sinyal ω = frekuensi sudut θ = fase awal sinyal

  Gambar 2.9 Gelombang sinyal diskrit

  Untuk melakukan analisis frekuensi sinyal waktu diskrit

  

x(n) maka perlu dibuat representasi sinyal dari domain waktu ke

  domain frekuensi. Dalam penelitian, pengolahan menggunakan jenis sinyal diskrit maka transformasi juga dalam bentuk sinyal diskrit yang dikenal dengan DFT (Discret Fourier Transform) atau FFT (Fast Fourier Transform) dapat digunakan untuk mengubah sinyal domain waktu x(n) menjadi domain frekuensi

  x(k). Persamaan DFT dituliskan: ( )

  ( ) ∑ ( ) ( )

  Invers DFT (IDFT) digunakan untuk mendapatkan kembali representasi sinyal diskrit dari domain frekuensi x(k) ke dalam domain waktu x(n). Secara matematis transformasi sinyal diskrit dari domain frekuensi ke domain waktu, dapat dinyatakan dalam persamaan:

  ( ) ( ) ∑ dengan : x(k) = data dalam sinyal domain frekuensi x(n) = data dalam sinyal domain waktu n = data ke (1, 2, 3 …) N = banyaknya data

  a b

  Gambar 2.10 sinyal a) dalam domain waktu b) dalam domain frekuensi

  Sinyal dalam domain waktu (Gambar 2.10 a) kurang informatif karena tidak bisa mengetahui besarnya amplitudo/tekanan tiap waktu, maka perlu dilakukan transformasi Fourier pada persamaan 2.8 seperti yang diperlihatkan pada

Gambar 2.10 b. Transformasi tersebut mengubah sinyal akustik menjadi bentuk spectrum frekuensi. Sehingga perubahan

  frekuensi tertentu terlihat lebih jelas.

2.7 Ralat Standar Deviasi

  Ralat standar deviasi adalah ralat yang didapatkan karena tidak mengetahui sumber yang dapat diketahui dan dikendalikan. Misalnya pada pengukuran yang berulang dengan hasil yang berbeda. Untuk mengetaui hasil yang sesungguhnya dari hasil berulang dengan hasil yang berbeda diperlukan Ralat Suatu Pengukuran. Ralat suatu pengukuran harus dicantumkan dalam hasil pengukuran.

  ⁄

∑( ̅)

  (2.9) ]

  Ralat Mutlak : [

  ( )

  Ralat Nisbi (2.10) :

  ̅

  (2.11) Keseksamaan : dimana n = jumlah pengukuran yang dilakukan

  Dalam menuliskan ralat mutlak diambil hanyak satu angka yang bukan nol dibelakang koma. Angka 5 atau lebih dibulatkan keatas, sedangkan lebih kecil dari 5 diabaikan. Sehingga hasil pengukuran dituliskan = hasil rata-rata ± Ralat mutlak.

  “Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB III METODOLOGI

3.1 Tahap-tahap Penelitian

  Pada tugas akhir ini, difuser yang digunakan merupakan difuser kotak dua dimensi berbahan kayu yang nantinya akan dibandingkan dengan difuser kotak dua dimensi berbahan bubur kertas. Adapun tahapan penelitian dalam tugas akhir ini, yang ditampilkan dalam bentuk diagram alir pada Gambar 3.1 adalah sebagai berikut :

  Studi Literatur dan Pengenalan Perangkat Lunak dan Keras yang digunakan Perancangan dan Pembuatan

  Difuser Dua Dimensi Pengukuran SPL di sekitar difuser

  (Pengambilan Data Pola Hamburan) Tahap Pembuatan Perangkat Lunak

  Untuk Pemodelan difuser dengan FFT dan IFFT Pengolahan dan analisis data

  Kesimpulan Pembuatan Laporan Tugas Akhir

  3.2 Studi Literatur

  Studi literatur dilakukan untuk memahami dengan baik tentang penelitian yang akan dilakukan dan mendukung proses pembuatan tugas akhir dari awal hingga penulisan laporan. Tahap ini dilakukan untuk mendapatkan tinjauan pustaka yang berkaitan dengan penelitian sehingga dapat menjadi acuan dalam melakukan analisis dan pembahasan. Sumber literatur yang digunakan dalam penelitian ini meliputi buku-buku teks, artikel, jurnal ilmiah serta internet.

  3.3 Pengenalan Alat

  Tahap ini bertujuan membahas fungsi dan karakteristik peralatan perangkat lunak dan keras yang digunakan dalam penelitian. Alat- alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi :

i. Personal Computer : merupakan perangkat keras berisi

  software

a). TrueRTA yang berfungsi sebagai generator bunyi, tone, white noise dan pink noise.

  b). YMEC (Yoshimasa Electronic) berfungsi sebagai pengolah data SPL ii. SLM (Sound Level Meter) : berfungsi sebagai mikrofon yang menangkap bunyi di sekitar difuser. iii. Amplifier: berfungsi sebagai penguat bunyi yang dikeluarkan dari PC sebelum masuk ke dalam speaker. iv. Speaker: berfungsi mengeluarkan bunyi yang berasal dari PC setelah dikuatkan oleh amplifier. v. Perangkat lunak Matlab R2007b: berfungsi sebagai alat untuk menganalisa dan memodelkan pola hamburan dan menghitung besarnya koefisien hamburan pada difuser. vi. Tripod : berfungsi sebagai penyangga bahan uji (difuser) vii. Stan mikrofon : berfungsi sebagai tempat penyangga mikrofon atau SLM agar tepat berada pada jarak dan sudut yang diinginkan.

3.4 Perancangan dan Pembuatan Difuser

  Difuser yang dibuat pada penelitian ini adalah difuser berbentuk kubus dua dimensi dengan berbahan dasar kayu dan bubur kertas. Alas difuser kubus dua dimensi pertama terbuat dari tripleks setebal 0,01 m dengan panjang dan lebar 0,6 m x 0,6 m. Kemudian tonjolan terbuat dari kayu dengan ukuran panjang, lebar dan tinggi 0,06 m x 0,06 m x 0,03 m. Pemilihan lebar sumur ditentukan oleh lebar tonjolan didasarkan pada bentuk dan ukuran yang ada di pasaran. Seperti halnya pada difuser kubus dua dimensi berbahan dasar kayu, pada bahan bubur kertas, difuser memiliki panjang, lebar dan tinggi 0,06 m x 0,06 m x 0,03 m. Adapun perancangan difuser yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut ini.

  Gambar 3.2 Potongan difuser dua dimensi untuk bahan kayu dan

bubur kertas.

3.5 Pengambilan Data dan Perhitungan Koefisien Difusi

  Pengambilan data pada penelitian yang dilakukan mempunyai beberapa sasaran yaitu mendapatkan pola hamburan difuser, menghitung besarnya koefisien difusi difuser.

3.5.1 Pengukuran Pola Hamburan Pada Difuser

  Pengukuran SPL pada muka difuser (lihat skema Gambar 3.3) dilakukan untuk mengetahui pola SPL bunyi yang terhambur oleh difuser (lihat skema Gambar 3.2). Pengukuran

  SPL pada muka difuser dilakukan dengan mencatat nilai SPL

  pada titik-titik di sekeliling difuser dengan jarak yang sama

  o dari difuser, dan memberikan variasi sudut pengukuran 10 .

  Pengukuran dilakukan di ruang uji lab Akustik Fisika FMIPA

  ITS. Data yang diperoleh nantinya akan di proses dengan menggunakan software Matlab R2007b sehingga mendapatkan hasil pola hamburan difuser.

Gambar 3.3 Skema pengukuran pola hamburan difuser.

3.5.2 Proses Pemisahan sinyal akustik

  Untuk mendapatkan koefisien difusi digunakan persamaan 3.1. Dalam persamaan tersebut L menyatakan SPL bunyi pantul.

  

i

  Karena L i tidak dapat diukur secara langsung maka digunakanlah metode pemisahan sinyal, yang akan dibahas berikut ini lewat kurva-kurva di Gambar 3.4. Jadi proses pemisahan sinyal yang dilakukan disini adalah mendapatkan nilai L i dari sinyal pantul.

  Data yang diperoleh disini adalah data SPL (dB), dengan rumusan:

  2 P L 

  10 Log ( )

  2 P ac

  (3.1) Dengan: