9.7 Respons Frekuensi

Respons frekuensi terdiri dari diagram yang menampilkan keakuratan dimana semua frekuensi suara direproduksi. Diagram berikutnya sebagai contoh:

Gambar 9.7 Respons frekuensi difusor

Sensitivitas ditampilkan dalam hubungannya terhadap frekuensi. Pada teori, nilai hubungan ini seharusnya tetap konstan sehingga difusor memiliki respons yang sama pada semua frekuensi. Diagram ini juga menunjukkan amplitudo yang diukur pada sudut-sudut yang berbeda dalam hubungannya terhadap arah difusi suara. Pada sudut 90 derajat, respons jauh berbeda dengan 0 derajat, terutama pada frekuensi tinggi yang paling dipengaruhi oleh arah.

9.6 Impedansi Loudspeaker

Pada bagian sebelumnya, telah dijelaskan arti impedansi rangkaian listrik. Karena merupakan rangkaian, loudspeaker memiliki impedansi yang bergantung terhadap frekuensi sinyal yang diberikan. Secara umum, impedansi difuser akustik merupakan kombinasi impedansi setiap loudspeaker dan rangkaiannya. Nilai umum impedansi difusor adalah: 4 Ohm, 8 Ohm, 16 Ohm. Nilai-nilai ini merupakan nilai indikatif, karena seperti disebut sebelumnya, impedansi bergantung terhadap frekuensi. Gambar berikut memperlihatkan laju umum impedansi loudspeaker dengan nilai impedansi 8 Ohm*:

Gambar 9.6 Laju umum impedansi loudspeaker

*Nilai impedansi loudspeaker atau difusor adalah nilai impedansi yang berkorespondensi dengan 1 KHZ, dan merupakan referensi untuk definisi nilai impedansi.

9.4 Efisiensi Loudspeaker

Efisiensi adalah ukuran efektif daya akustik sebuah loudspeaker. Dengan kata lain: kemampuan loudspeaker mengubah energi listrik menjadi energi akustik. Jelas semakin besar efisiensi loudspeaker, semakin besar energi listrik yang diubah menjadi energi akustik. Energi listrik yang tidak terkonversi menjadi energi akustik didisipasi sebagai panas oleh loudspeaker. Ini adalah salah satu alasan mengapa kumparan dalam ruang udara dibuat kedap udara: kehadiran udara akan menyebabkan kenaikan suhu yang lebih besar akibat disipasi energi, dan beresiko merusak kumparan.

Efisiensi bergantung kepada frekuensi, sehingga loudspeaker digunakan pada rentang frekuensi dimana efisiensi berada pada puncaknya dan hampir selalu konstan. Efisiensi loudspeaker biasanya sangat rendah, pada orde 1-2% hingga maksimum 8%.

Untuk meningkatkan efisiensi, berbagai metode digunakan bergantung kepada rentang frekuensi yang direproduksi. Pada frekuensi rendah, membran kerucut mengumpulkan udara dan menggerakkannya lebih baik daripada membran datar. Diagram berikut mengilustrasikan situasi ini:

Gambar 9.4 Perbandingan antara membran kerucut dan datar

9.4.1 Loudspeaker suspensi pneumatic

Untuk loudspeaker dengan frekuensi rendah, efisiensi ternyata sangat rendah dikarenakan suspensi elastik sangat memperlambat osilasi untuk mencegah reproduksi suara tak diinginkan. Loudspeaker suspensi pneumatic digunakan untuk meningkatkan efisiensi. Dalam kasus ini, loudspeaker dipasang pada wadah kedap udara dan sifat “memperlambat” pada material yang menggabungkan membran dengan loudspeaker dihilangkan, yang terjadi akibat pemulihan variasi tekanan yang dihasilkan osilasi membran. Dengan kata lain, mengingat area belakang membran kedap udara, gerakan membran memicu variasi tekanan internal yang dipulihkan oleh kantung udara. Hal ini memungkinkan pergerakan membran yang lebih besar sehingga meningkatkan efisiensi.

9.4.2 Loudspeaker terompet akustik

Untuk meningkatkan efisiensi loudspeaker yang mereproduksi frekuensi tinggi, loudspeaker dipasang pada dasar sebuah saluran berbentuk terompet, seperti dalam gambar berikut:

Gambar 9.5 Loudspeaker horn

Pada cara ini, terjadi impedance matching (penyeragaman impedansi) akustik. Tanpa terompet, membran berhubungan dengan permukaan udara yang secara teori jauh lebih besar daripada membran itu sendiri, dan ini menghasilkan dispersi energi akustik ke segala arah. Sedangkan dengan terompet, membran berhubungan dengan permukaan udara yang mirip dengan permukaannya sendiri. Lapisan udara pertama (yang memiliki permukaan sedikit lebih besar daripada membran), berhubungan dengan lapisan udara berikutnya, yang dikarenakan bentuk terompet, sedikit lebih besar daripada lapisan sebelumnya, dan seterusnya. Dengan seperti ini, udara bergerak secara progresif dari satu lapisan ke lapisan lainnya. Energi akustik tersalurkan dengan baik, dan menghindari dispersi. Ada berbagai bentuk terompet, masing-masing dengan karakteristiknya sendiri, tetapi dengan prinsip fungsi yang sama. Dengan sistem ini, efisiensi bisa meningkat hingga 30%

Selain meningkatkan efisiensi sistem, sistem ini juga digunakan untuk mengarahkan frekuensi tinggi, yang bergantung kepada arah difusi.

9.3 Frekuensi Resonansi Loudspeaker

Sistem elastis yang dikenai stimulus berosilasi bereaksi secara berbeda-beda bergantung kepada kandungan frekuensi stimulus. Sistem elastis berosilasi ketika frekuensi stimulus mendekati frekuensi resonansi sistem. Setiap sistem elastis memiliki frekuensi resonansi yang bisa dihitung berdasarkan formula matematis yang mendeskripsikan kuantitas di dalam sistem itu sendiri.

Mari kita bergerak dari teori menuju penerapan. Umpamakan sistem elastis loudspeaker (terdiri dari membran, kumparan, dan bagian lainnya), dengan frekuensi resonansi 40 Hz.

Dengan memberikan sinyal listrik sinusoidal ke loudspeaker dan mengubah frekuensi sinyal, membran loudspeaker tidak bergerak (atau bergerak sedikit) hingga frekuensi sinyal jauh dari frekuensi resonansi loudspeaker. Membran mulai berosilasi ketika frekuensi sinyal berada di sekitar 40 Hz, dan terdengar suara dari loudspeaker yang berkorespondensi terhadap frekuensi sinyal listrik.

Diagram berikut menunjukkan amplitudo osilasi, dengan stimulus sinyal frekuensi bervariasi:

Gambar 9.3 Stimulasi sistem elastis

Amplitudo osilasi tertinggi terjadi saat berdekatan dengan frekuensi resonansi, dan hampir tiada di tempat-tempat lain. Diagram juga menunjukkan diagram fase sistem elastis, dan menjelaskan bagaimana frekuensi lebih besar dari frekuensi resonansi bisa mengalami inversi fase (kesenjangan fase 180 derajat menyebabkan inversi polaritas, atau inversi fase). Situasi ini sangat tidak diinginkan untuk loudspeaker yang seharusnya tidak mengubah sinyal input atau memiliki inversi fase pada rentang frekuensi yang harus direproduksinya. Diagram fase loudspeaker secara nyata tidak akan pernah memiliki laju seperti yang digambarkan; laju tersebut digunakan sekedar untuk mengilustrasikan permasalahan laju fase yang sering diabaikan.

9.2 Loudspeaker Elektrodinamika

Loudspeaker macam ini dibuat dengan menerapkan prinsip yang berkebalikan dengan yang digunakan pada mikrofon elektrodinamik. Kumparan, yang dipasang dengan membran, ditempatkan dalam magnet sirkular dan menghasilkan gelombang akustik dari sinyal listrik yang diterima kumparan. Situasi ini digambar diagram berikut:

Gambar 9.1 Skema loudspeaker yang disederhanakan

Diagram di atas adalah ilustrasi yang disederhanakan, tetapi memadai untuk analisa karakteristik loudspeaker. Ketika sinyal listrik diterapkan pada kedua ujung konduktor, arus yang terdiri dari aliran elektron melaluinya. Namun, mengingat elektron terhambat oleh medan magnet, agar elektron mengalir melalui konduktor maka konduktor harus bergerak. Seluruh kumparan bergerak ke atas dan bawah mengikuti polaritas yang diterapkan pada ujungnya, atau dengan kata lain, bergantung kepada sinyal listrik. Jika sinyal sinusoidal dengan amplitudo tertentu diterapkan, semi-gelombang positif akan mendorong kumparan (dan membran) ke atas, sedangkan semi-gelombang negatif mendorong kumparan dan membran ke bawah. Gerakan membran menghasilkan kompresi dan regangan udara sehingga menghasilkan suara.

Membran terpasang di atas kumparan dengan menggunakan sistem suspensi elastik, seperti ditunjukkan gambar berikut:

Gambar 9.2 Suspensi elastik membran

Sistem suspensi harus dibuat dengan amat teliti karena fungsinya untuk memusatkan kumparan ditengah ruang udara* dengan sempurna, dan atenuasi osilasi yang tepat. Karenanya, suspensi terbuat dari material berat dengan pola berombak yang mampu memelankan osilasi akibat sinyal listrik.

*Magnet memiliki lubang di tengah dimana ditempatkan silinder logam. Bagian sirkular antara magnet dan logam disebut ruang udara. Kumparan ditempatkan dalam ruang udara ini

9.1 Sistem Difusi Suara – Pendahuluan

Speaker pengeras suara atau loudspeaker mengubah sinyal listrik yang mengangkut suara menjadi gelombang akustik. Seperti kita lihat, fungsi utamanya sangat jelas. Namun, pembuatan difuser akustik yang mengubah kualitas suara terdengar sesedikit mungkin merupakan pekerjaan yang sangat rumit yang melibatkan banyak aspek teoretis dan praktis. Pada bagian ini kita menganalisa karakteristik loudspeaker dan bagaimana pemanfaatannya dalam konstruksi difuser, dan juga mendeskripsikan aspek elektrik dan akustik yang terlibat. Tipe loudspeaker yang digunakan umumnya tipe elektrodinamik, sehingga tipe loudspeaker ini yang akan menjadi titik fokus kita pada bagian-bagian selanjutnya.

8.3 Konektor

Konektor yang digunakan dalam koneksi optik:

FDDI (Fibre Distributed Digital Interface)

Gambar 8.5 FDDI

SC (oleh perusahaan NTT)

ST (oleh perusahaan AT&T)

Toslink (oleh perusahaan Toshiba)

Gambar 8.6 Toslink

Konektor yang digunakan dalam koneksi elektrik:

TRS jack 1/4”: TRS – Tip Ring Sleeve. Konektor jack 1/4” digunakan untuk koneksi unbalanced (jack mono – TS) dan balanced (jack stereo – TRS)

Diagram berikut menunjukkan kabel unbalanced terhubungkan dengan konektor jack 1/4”:

Gambar 8.7 Konektor jack 1/4” koneksi unbalanced

Terlihat kabel yang mengangkut sinyal dihubungkan dengan ujung jack.

Jika kita menginversi koneksi tip dan ring, kita mendapatkan kabel phase inverter (penginversi fase)

Diagram berikut menunjukkan kabel balanced terhubungkan dengan konektor jack 1/4” three-pole:

Gambar 8.7 Konektor jack 1/4” koneksi balanced

TRS jack 1/8”: mirip dengan yang sebelumnya tetapi setengah ukuran. Kualitas lebih rendah karena luas permukaan logam untuk koneksi yang lebih kecil.

Bantam: memiliki bentuk yang mirip dengan jack 1/4” two pole dan digunakan untuk hubungan patchbay.

Diagram berikut menunjukkan konektor bantam

Gambar 8.8 Bantam

RCA: nama lain termasuk: phone, cinch, tulip. Memiliki bentuk yang digambarkan diagram berikut:

Gambar 8.9 Male RCA

Gambar 8.10 Female RCA

Digunakan untuk koneksi pada sistem Hi-Fi rumah dan koneksi digital S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface)

BNC: Mirip dengan konektor RCA tetapi dengan ring nut sehingga bisa dipasang dengan aman. Umumnya digunakan untuk koneksi video dan jaringan komputer.

Diagram berikut menunjukkan hubungan BNC:

Gambar 8.11 BNC

XLR – Canon: digunakan dengan kabel mikrofon. Bentuk dan koneksinya digambarkan diagram berikut:

Gambar 8.12 Male XLR

Gambar 8.13 Female XLR

Koneksi ini digunakan juga untuk pengkabelan ringan, koneksi digital, dan koneksi MIDI

Speakon: digunakan untuk setup live menghubungkan amplifier final ke monitor panggung

Gambar 8.14 Male Speakon

Gambar 8.15 Female Speakon

Ring nut juga tersedia sehingga bisa dipasang dengan aman

EDAC: konektor multipin besar yang memungkinkan banyak signal dihubungkan dengan hanya satu colokan.

Gambar 8.16 EDAC

5-pin DIN: digunakan untuk koneksi MIDI

Gambar 8.17 5-pin DIN