Monthly Archives: September 2010

10.3 Mikrofon Piezoelektrik

Mikrofon jenis ini memanfaatkan karakteristik unsur tertentu dalam material keramik yang menghasilkan medan listrik bila terkena kompresi. Gelombang suara mencapai material keramik dan gelombang terkompresi dan terekspansi sesuai dengan kandungan frekuensinya. Material keramik yang terstimulasi menghasilkan korespondensi arus yang sesuai. Karakteristik material memungkinkan proses yang sebaliknya terjadi ketika terjadi perbedaan dalam potensial listrik sehingga material terkompresi atau terdilatasi; oleh karena itu material ini digunakan dalam konstruksi loudspeaker jenis tertentu. Kristal yang digunakan untuk pemasangan mikrofon piezoelektrik sangat sensitif terhadap panas dan kelembapan, sehingga memiliki karakteristik yang cenderung tidak konstan dan cepat aus. Kualitas suara yang dihasilkan tidak cemerlang, sehingga mikrofon piezoelektrik lebih sering digunakan dalam konteks radio dan televisi.

Iklan

10.2 Mikrofon Kondenser

Mikrofon jenis ini, disebut juga elektrostatik, memiliki kondenser/kapasitor di dalamnya. Salah stau plat kondenser merupakan diafragma mikrofon yang bergetar ketika gelombang akustik mengenainya. Getaran plat menghasilkan variasi pada jarak antara dua plat sehingga mengubah nilai kapasitansinya dan menyebabkan perubahan voltase pada ujung-ujung plat yang menghasilkan arus listrik. Diafragma dibuat dengan mylar (plastik) dilapis dengan emas (konduktor). Pada awalnya perlu disediakan voltase untuk mempolarisasikan kondenser. Voltase ini disebut phantom power dan biasanya disediakan oleh mixer yang terhubungkan dengan mikrofon. Lebih spesifik, setiap channel mixer memiliki tombol yang mengaktifkan phantom power dan mengirim voltase konstan 48 V ke mikrofon.

Diagram berikut mengilustrasikan bagaimana phantom power bekerja: diagram pertama memperlihatkan skema elektrik, dan kedua menunjukkan skema logis, ketiga grafik signal dimana kita memahami sinyal teramplifikasi; amplifikasi voltase ini dibutuhkan karena arus yang dihasilkan mikrofon sangat rendah dan perlu diamplifikasi sebelum tiba pada tahap preamplifikasi mixer.

Gambar 10.3 Phantom power diaplikasikan pada mikrofon kondenser

Phantom power memiliki dua tujuan: untuk mempolarisasi kondenser di dalam mikrofon, dan untuk mengamplifikasi arus yang berasal darinya. Mikrofon kondenser lebih akurat dibandingkan mikrofon elektrodinamik karena diafragmanya terbuat dari material kecil dan ringan sehingga bersensitivitas tingi, sekalipun pada frekuensi tinggi.

Berikut adalah daftar singkat karakteristik utama mikrofon kondenser:

    Diafragma tipis untuk reproduksi frekuensi tinggi yang bagus

    Mudah rusak bila terkena tekanan suara sangat tinggi.

    Sangat rapuh sehingga tidak ideal untuk penampilan live: lebih sesuai untuk pekerjaan studio recording.

10.1 Mikrofon Elektrodinamik

Dengan merujuk ke diagram berikut kita akan mendeskripsikan cara kerja mikrofon elektrodinamik.

Gambar 10.1 Skema mikrofon elektrodinamik

Kumparan yang terbuat dari material konduktif dipasang pada diafragma yang menerima gelombang suara sehingga bergetar. Kumparan terletak di dalam medan magnet yang dihasilkan dua magnet, satu didalam kumparan dan satu mengelilingi kumparan. Ketika diafragma bergetar kumparan turut bergetar, sehingga menginterupsi garis medan magnet dan menghasilkan arus di dalam kumparan. Medan magnet menarik elektron dalam kumparan dan mempertahankannya statis; ketika kumparan mulai bergerak elektron tetap diam dalam keadaan statis karena medan magnet, sehingga tercipta arus listrik dalam kumparan. Dengan cara ini sinyal listrik yang dihasilkan memiliki laju yang sama dengan gelombang akustik yang mengenai diafragma.

Dalam diagram berikut kita melihat koneksi dalam mikrofon elektrodinamik (semua mikrofon profesional memiliki konektor female XLR):

Gambar 10.2 Koneksi dalam mikrofon elektrodinamik

Berikut adalah daftar ringkasan karakteristik utama mikrofon elektrodinamik:

Tangguh sehingga sering digunakan untuk live performance dimana penyanyi energetik bisa mengekspresikan tenaga mereka tanpa merusak mikrofon.

Frekuensi resonansi sekitar 2,5 kHz, sehingga mikrofon elektrodinamik ideal untuk reproduksi vokal dan gitar yang akurat.

Mampu menangani tingkat tekanan suara yang sangat tinggi.

10. Mikrofon dan Teknik Mikrofon

Mikrofon adalah transduser yang mampu mengubah energi akustik menjadi energi elektrik. Perubahan dalam tekanan atmosferik dikonversi menjadi variasi voltase sehingga menghasilkan arus listrik. Dalam bab ini kita akah melihat berbagai jenis mikrofon dan kegunaannya.

Ada beberapa teknologi produksi mikrofon yang berbeda sehingga kita mendapatkan susunan solusi yang luas bergantung kepada konteks kerja kita. Ada mikrofon yang lebih sensitif, mikrofon dengan kearahan yang berbeda, dan perlu kita ingat setiap mikrofon memiliki timbre sendiri yang mendefinisikan karakteristik dan keunikannya. Pada praktik umum, serangkaian mikrofon yang terstandarkan digunakan sebagai referensi oleh sound engineer. Kita bisa mengutip beberapa standar ini tetapi teknologi bergerak dengan cepat. Pengalaman memperluas wawasan kita dan membantu kita memilih mikrofon yang tepat untuk setiap konteks kerja. Mari kita mulai dengan melihat berbagai cara mikrofon diciptakan.

9.12 Jenis Kotak Akustik

Loudspeaker bergerak pada satu arah menghasilkan kompresi di depannya; pada saat yang bersamaan loudspeaker juga menghasilkan dilasi di belakangnya. Kedua gelombang tersebut cenderung saling meniadakan karena kesenjangan fase, sehingga menghambat difusi gelombang akustik ke lingkungan. Hal ini bisa dihindari dengan memasang loudspeaker pada panel yang berfungsi membagi kedua gelombang sehingga gelombang eksternal bebas untuk propagasi. Sepasang loudspeaker dipasang pada salah satu dari empat sisi sebuah acoustic box atau kotak akustik yang menyegel gelombang yang dihasilkan di belakang loudspeaker sehingga tidak mengganggu gelombang eksternal.

Dengan sistem ini gelombang terdifusi tetapi inefisien, karena gelombang posterior sepenuhnya tidak tereksploitasi. Namun, energi gelombang posterior bisa dimanfaatkan untuk meningkatkan efisiensi; tiga rancangan tradisional kotak yang didesain untuk tujuan ini adalah: bass reflex box, drone cone box, dan rear horn box.

9.12.1. Bass reflex (Refleks bass)

Diagram berikut menunjukkan penampang dari kotak tipe ini:

Gambar 9.13 Skema kotak refleks bass

Karena lubang terbukanya, kotak ini berlaku sebagai resonator Helmoltz yang beresonansi pada frekuensi yang berdekatan dengan frekuensi resonansi kerucut speaker (dimensi kotak didesain sesuai keperluan) sehingga mengembalikan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan kerucut pada bukaan depan. Gelombang ini yang telah menjalani satu siklus di dalam kotak, tiba di bukaan dengan fase terinversi, sehingga berada dalam keseragaman fase dengan gelombang di depan kerucut dan memperkuatnya serta meningkatkan efisiensi kotak.

9.12.2. Passive cone (Kerucut pasif)

Kerucut kedua, tanpa kumparan atau magnet, dipasang di sebelah kerucut utama. Kotak disegel dan ketika kerucut utama bergerak, gelombang posterior merambat melalui udara dan membuat kerucut kedua bergerak satu fase dengan kerucut utama, sehingga meningkatkan efisiensi.

Gambar 9.14 Skema kotak kerucut pasif

9.12.3. Retroactive horn (Tanduk retroaktif)

Gelombang suara belakang melewati jalur tanduk dalam kotak dan penyamaan impedansi akustik terjadi sehingga meningkatkan efisiensi.

Gambar 9.15 Skema kotak tanduk retroaktif

9.11 Difusor

Setiap macam loudspeaker spesialisasi dalam rentang frekuensi tertentu, sehingga untuk mereproduksi keseluruhan spektrum suara yang bisa didengar (20 Hz – 20 kHz) dibutuhkan lebih dari satu loudspeaker pada satu waktu. Namun sinyal suara juga perlu difilter sebelum mencapai loudspeaker agar setiap loudspeaker hanya menerima sinyal yang bisa diprosesnya. Hal ini dilakukan menggunakan low-pass, band-pass, dan high-pass filter yang tergabung dalam satu rangkaian listrik disebut crossover.

9.11.1 Crossover

Crossover terdiri dari filter yang membagi sinyal yang masuk menjadi beberapa sinyal yang masing-masing meliputi rentang frekuensi tertentu. Sebagai contoh, 3-way crossover menghasilkan tiga sinyal: satu mengandung frekuensi rendah yang dikirim ke woofer, satu mengandung frekuensi tengah yang dikirim ke midrange, dan satu mengandung frekuensi tinggi yang dikirim ke tweeter, seperti yang ditunjukkan diagram berikut:

Gambar 9.9 3-way crossover

Respon tipikal sebuah 3-way crossover digambarkan dalam figur berikut:

Gambar 9.10 Respon frekuensi 3-way crossover

Kita amati apa yang terjadi dengan cut frequency. Untuk menjamin rentang frekuensi terdistribusi kepada loudspeaker dengan tepat, cut frequency filter saling bertindihan. Sebagai contoh cut-off frequency rendah untuk band-pass filter berkorespondensi dengan cut-off frequency low-pass filter. Pada contoh di diagram sebelumnya kita melihat kedua cut frequency memiliki nilai 80 Hz. Nilai frekuensi ini, seperti semua frekuensi yang langsung bersebelahan dengannya, direproduksi baik oleh speaker woofer maupun midrange, sehingga direproduksi oleh dua loudspeaker sekaligus. Peningkatan ini dikompensasi secara sempurna oleh adanya gain-drop sebesar 3 dB pada cut-off frequency, sehingga jumlah kedua suara yang dihasilkan masing-masing loudspeaker mengembalikan sinyal ke amplitudo semula. Jika kita menggeser cut frequency, maka frekuensi tersebut akan direproduksi oleh kedua loudspeaker. Seiring dengan meningkatnya amplitudo tereproduksi salah satu speaker, speaker satunya tereduksi sehingga kedua speaker saling mengkompensasi agar jumlah amplitudo tetap konstan.

Aksi crossover bisa terjadi pada dua titik terpisah di rantai amplikfikasi, dengan hasil dan harga yang berbeda:

Active crossover (atau persilangan aktif): tipe crossover ini terdiri dari sebuah rangkaian aktif yang bisa menghasilkan daya sendiri dan memproses sinyal sebelum sinyal diamplifikasi. Akibatnya, pada output suatu 3-way crossover dihasilkan 3 sinyal, masing-masing membawa rentang frekuensi tertentu yang perlu diamplifikasi secara terpisah. Hal ini memungkinkan kita menggunakan amplifier yang dirancang untuk reproduksi rentang frekuensi tertentu sehingga bisa mencapai standar kualitas lebih tinggi.Crossover aktif digambarkan diagram berikut:

Gambar 9.11 Skema crossover aktif

Passive crossover (atau persilangan pasif): dalam kasus ini sinyal mencapai crossover setelah mengalami amplifikasi. Karena satu amplifier telah digunakan untuk mengamplifikasi sinyal, crossover tipe ini tidak perlu daya otonom

Gambar 9.12 Skema crossover pasif

Solusi ini jauh lebih hemat, tetapi memiliki kualitas yang lebih rendah bila dibandingkan dengan tipe crossover sebelumnya karena hanya melibatkan satu amplifier untuk seluruh spektrum suara sehingga menghasilkan amplifikasi sinyal yang lebih tidak akurat.

9.10 Loudspeaker Piezoelectric

Loudspeaker jenis ini memanfaatkan secara penuh sifat-sifat material tertentu yang bergetar ketika arus listrik mengalir melaluinya. Frekuensi getaran proporsional terhadap frekuensi arus yang diaplikasikan, dan dengan cara ini suara yang ditranportasi oleh sinyal listrik direproduksi. Loudspeaker piezoelectric sangat efisien dan memiliki impedansi tinggi (sehingga ideal untuk menyusun matriks loudspeaker yang terdiri dari banyak elemen yang, ketika dihubungkan secara paralel memberikan impedansi yang sama dengan loudspeaker electrodynamic pada umumnya). Loudspeaker piezoelectric juga mampu mereproduksi frekuensi sangat tinggi, sehingga sering digunakan terutama sebagai tweeter.