Tag Archives: headroom

3.8 Rentang Dinamika

Rentang dinamika adalah interval terukur dalam dB (dB bergantung kepada konteks yang dibicarakan) antara level terendah dan tertinggi suatu sinyal audio. Di alam, suara memiliki dinamika tertentu. Hembusan angin memiliki dinamika yang rendah karena level tertinggi dBnya tidak berbeda dengan level keheningan suara. Contoh lain, dinamika suara yang dihasilkan angin topan jauh lebih lebar, dst. Selain daripada itu, akan selalu ada suara kebisingan latarbelakang, misal untuk lingkungan perkotaan yang ramai sekitar 30 dBspl. Jadi, suara yang memiliki level dBspl lebih rendah dari 30 dapat diabaikan karena tertutup oleh kebisingan latarbelakang sehingga tidak akan terdengar. Secara umum bisa dikatakan sebagian besar suara tidak melebihi 100 dBspl sehingga kita menggunakannya sebagai referensi SOL. Namun, dalam periode yang singkat terkadang terjadi level suara dengan intensitas tinggi yang kita anggap tidak lebih dari 120 dBspl (nilai ini berhubungan dengan ambang batas rasa sakit telinga manusia). Pada sisi kiri gambar berikut, kita bisa melihat skala dengan nilai-nilai ini:

Gambar 3.3 rentang dinamika

Perbedaan dalam dB antara SOL dengan kebisingan latarbelakang disebut signal to noise ratio (atau rasio sinyal terhadap suara) disingkat SNR, dan menyediakan pengukuran seberapa kencang suatu suara dibandingkan dengan latarbelakangnya. Perbedaan dB antara nilai maksimum dinamika dengan SOLnya disebut headroom. Jumlah dB antara headroom dan SNR memberikan kita rentang dinamika (lihat sisi kiri gambar di atas untuk mendapatkan gambaran lebih jelas). Setelah nilai fisik ini didefinisikan, kita bisa melihat ekivalen elektriknya pada sisi kanan gambar. Pertama kita perhatikan suara. Setiap peralatan elektronik menghasilkan suara (seperti suara termal dari peralatan elektronik atau suara putaran pita magnetik). Namun, kali ini terdapat suara elektronik sehingga kita mengukurnya dalam dBu (voltase) dan bukan dBspl (tekanan). Terdapat suara latarbelakang dengan tingkat -66 dBu ekivalen dengan 30 dBspl. SOL kita tetapkan pada +4 dBu (karena bekerja dengan peralatan profesional) ekivalen dengan 100 dBspl, dengan jumlah headroom 20 dBu agar tetap realistik.

Dengan beberapa perhitungan didapatkan SNR sebesar 70 dBu dan rentang dinamika 90 dBu. Dengan nilai ini, kita bisa dengan baik mereproduksi suara antara 30 dBspl dan 120 dBspl. Dengan kata lain rentang dinamika 90 dBspl. Bila kita asumsikan lagu-lagu kelab malam memiliki rentang dinamika maksimal 30 dB, bayangkan seberapa banyak yang bisa dilakukan dengan 100 dB.

Contoh yang baik adalah ketika merekam orkestra. Dalam hal ini terdapat dBspl yang sangat rendah pada bagian dimana hanya satu instrumen yang berbunyi, sampai ke level yang sangat tinggi ketika semua instrumen berbunyi mencapai klimaks. Dengan 90 dBu kita bisa merekam semua suara ini dengan intensitasnya yang bervariasi dan mendapatkan kejernihan yang sama.

Contoh yang lain adalah ketika merekam suatu lagu dimana penyanyi mungkin bertransisi dari bisikan yang intim hingga ke nyanyian lantang. Biasanya dipasang beberapa mikrofon dan preamplifier dipasang pada berbagai SOL, masing-masing dioptimasi untuk intensitas suara tertentu. Pada tahap mixing, semua bagian rekaman ini digabung untuk memastikan reproduksi suara memiliki konsistensi.

Sekarang kita memiliki pemahaman yang lebih baik dari tabel 3.2. Nilai SOL yang lebih besar, dan tingkat voltase yang lebih besar, memungkinkan rentang dinamik yang lebih besar karena jauh dari suara latarbelakang.

Iklan

3.6 Kuantitas Elektrik dalam Desibel

Melihat bahwa dB mengukur persepsi kuantitas suara oleh telinga manusia, masuk akal untuk mengekspresikan dB sebagai kuantitas elektrik yang berhubungan dengan suara. Ukuran yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

3.4.1 dBm (daya)

Awalnya digunakan untuk mengukur tingkat daya jalur telepon. Sirkuit yang digunakan untuk ruang lingkup ini memiliki impedansi 600Ω. Nilai referensi untuk daya adalah 1mW, sehingga:

Persamaan 3.8 dBm

dBm=10log\frac{P1}{0,001W}

Dari formula ini kita bisa menghasilkan ekivalen yang mengukur tegangan. Substitusi daya dengan tegangan yang didapatkan dari persamaan:
P=\frac{V^2}{R}

dan mendefinisikan:
R1=R2

kita mendapat:

dBm=10log\frac{\frac{V1}{R1}}{\frac{V2}{R2}}^2=20log\frac{V1}{V2}

Dapat kita lihat dalam formula ini untuk mendapatkan nilai dB dari nilai tegangan, faktor pengali logaritmiknya adalah 20. Oleh karena itu faktor pengali untuk daya adalah 10 sedangkan faktor pengali untuk tegangan adalah 20.

3.4.2 dBu (Voltase)

Nilai ini muncul dari kebutuhan, sebagai akibat dari kebutuhan untuk memasukkan sirkuit dengan nilai impedansi selain dari 600Ω. Huruf ‘u’ dalam dBu menyatakan kuantitas ‘unloaded’ atau tidak terbebani, dengan kata lain bebas dari impedansi. Untuk menghitung dBu, beban dihitung dalam nilai tegangan referensinya, yang bisa didapat dari perhitungan berikut:

P=\frac{V^2}{R}

sehingga

V=\sqrt{P*R}=\sqrt{0,001W*600 ohm}=\sqrt{0,6}=0,775V

tegangan ini mencakup nilai daya referensi 1mW dan nilai hambatan referensi 600Ω. Formulasi terakhir untuk menghitung dBu adalah:

Persamaan  3.9 dBu

dBm=20log(\frac{V}{0,775})

3.4.3 dBV (Voltase)

Dalam kasus ini nilai voltase referensi adalah 1 Volt sehingga formula berikut digunakan:

Persamaan 3.10 dBV

dBV=20log(\frac{V1}{1V}

3.4.5 dBfs (full scale)

Skala dB digital sedikit berbeda dalam hal menggunakan satuan dBfs dan memiliki nilai tertinggi 0 dBfs. Diatas nilai ini terjadi distorsi digital. Suara distorsi digital sangat berbeda dengan distorsi analog; distorsi analog meningkat secara progresif diatas zona headroom sedangkan sinyal digital berubah secara cepat dari reproduksi yang benar (dibawah 0 dBfs) menjadi distorsi (diatas 0 dBfs). Berikut adalah beberapa perbandingan antara skala dBfs dan dBu. Kita bisa melihat pada gambar dibawah bahwa 0 Vu,, dengan kata lain 4 dBu, sama dengan -15 dBfs.

Gambar 3.2 Nilai tipikal dBfs