Mengenal Frekuensi Bass Bagian Kedua

Mengenal lebih dalam tentang desain subwoofer dan konfigurasinya untuk menghasilkan energi bass dan kontrol yg maksimal.

Musik dan efek khusus hari ini seperti ledakan didalam film memiliki konten frekuensi rendah yg sangat banyak. Sementara speaker yg berukuran lebih besar mungkin memiliki rentang frekuensi yg lebar, namun tetap subwooferlah yg benar benar menghasilkan suara bass yg nendang, terutama untuk aliran musik yg menuntut dentuman bass yg padat seperti EDM dan reggae.

Penempatan speaker utama biasanya relatif umum, namun meletakkan unit speaker subwoofer dan proses konfigurasinya bisa jadi sedikit menantang. Mari kita mulai dari dasar.

Subwoofer adalah speaker yg khusus digunakan utuk mereproduksi frekuensi bass ujung bawah dari rentang frekuensi yg dapat didengar oleh kuping manusia. Model untuk aplikasi studio dan home theater biasanya beroperasi pada rentang 20 sampai 250 Hz, sementara subwoofer untuk sistem tata suara yg lebih besar umumnya beroperasi mulai dari 30 sampai 120 Hz, dengan titik persilangan frekuensi 80 sampai 100 Hz.

Subwoofer pasif ditenagai oleh sistem amplifikasi audio eksternal tambahan dan prosesor ,sedangkan model aktif didukung oleh amplifier dan pemrosesan sinyal audio digital DSP internal.

Sistem yg berskala lebih kecil biasanya menggunakan sumber sinyal dari saluran keluaran utama yg sama dengan speaker mid high utama, sementara dalam skala yg lebih besar , subwoofer bisa diatur untuk menerima sinyal hanya dari instrumen dengan konten bass seperti bass drum atau  gitar bass, biasanya disalurkan melalui jalur kiriman aux dari konsol mixer audio. Cara ini dapat membantu membersihkan suara “becek” karena cara ini menghilangkan sinyal yg ditangkap oleh mikrofon diatas panggung yg lalu diteruskan ke subwoofer yg tidak fase satu sama lainnya.

Terdapat beberapa jenis subwoofer yg berbeda , setiap desainnya memiliki lebar pita frekuensi, efisiensi , portabilitas dan biaya yg berbeda beda. Desain dapat menggunakan satu atau beberapa komponen transduser yg disusun dalam berbagai konfigurasi , contohnya kotak sealed /suspensi akustik yg meletakkan unit penggerak terpasang didalam sebuah kabinet sepenuhnya tertutup.

Sementara desain ini memiliki respon perpindahan transien yg bagus, namun kurang efisien dalam segi pemanfaatan daya dibanding kabinet dengan lubang portal angin dan bisa menjadi kurang tangguh dalam mereproduksi frekuensi yg sangat rendah , terutama pada tingkat volume yg tinggi. Salah satu faktor pengecualian adalah rancangan spesifik yg memanfaatkan sebuah sistem kontrol pemrosesan elektronik untuk reproduksi suara pada frekuensi yg sangat rendah dibawah 20 Hz.

Kabinet bass refleks atau vented atau ported adalah jenis yg paling umum dalam aplikasi sound system panggung, desain bass refleks menggunakan komponen penggerak yg terpasang dalam sebuah ruang yg mempunyai satu lubang bukaan atau lebih. Lubang portalnya memiliki ukuran panjang yg spesifik untuk memfasilitasi suara agar memancar dari belakang unit penggerak ke bagian keluaran dari kabinet, dengan kombinasi penggerak dan lubang ,desain ini memberikan karakteristik respon yg spesifik.

Keunggulan dari rancangan bass refleks dibanding tertutup adalah respon frekuensi randah yg lebih panjang , penanganan daya yg meningkat dan daya keluaran yg meningkat.

Namun, keunggulan ini dibayar dengan ukuran kabinet dan bobot yg menjadi lebih besar dan respon transien yg lebih lambat. Selain itu ,sistem ini mungkin memerlukan tambahan penyaringan filter high pass sedikit diatas frekuensi subwoofer untuk mencegah tendangan ekskursi berlebihan dari komponen penggerak , yg bisa menyebabkan kerusakan pada tingkat level yg tinggi.

Kabinet bandpass. Ini adalah pendekatan lainnya yg meletakkan satu penggerak atau lebih yg didalam sebuah ruang yg disesuaikan baik dalam konfigurasi tertutup atau berlubang, dengan bagian depan dari unit penggerak bermain kedalam sebuah ruang bagian kedua sebelum suara itu keluar dari kabinet. Dengan suaranya yg melewati lubang , desain ini membatasi lebar pita frekuensi yg dihasilkan oleh sistem , menghasilkan daya keluaran yg meningkat di rentang frekuensi yg spesifik, bersama pengurangan suara harmonik di atasnya. Kekurangannya adalah dengan meletakkan ruang kedua membuat ukuran kabinet menjadi lebih besar.

Isian corong atau horn loaded. Sama seperti namanya, unit penggerak diletakkan pada sebuah ruang berlubang atau tertutup yg bagian keluarannya disalurkan melalui sebuah corong. Corong dapat meningkatkan daya keluaran suara dan meningkatkan direktivitas , tergantung dari panjang dan area bibir dari corong.

Oleh karena frekuensi rendah membutuhkan corong yg besar, para perancang speaker umumnya membengkokkan, melipat atau menekuk corong didalam kabinet, hasilnya adalah ukuran kabinet yg lebih ringkas.

Sementara desain isian corong atau horn loaded menawarkan lebih banyak peningkatan dorongan gain dibanding desain bass refleks, terkadang desain ini tidak dapat mereproduksi frekuensi paling bawah dengan baik dikarenakan membutuhkan corong yg cukup besar untuk menangani gelombang serendah itu. Namun, desain ini dapat disusun secara grup untuk perpanjangan frekuensi bass tambahan. Ukuran fisiknya yg besar dan bobotnya biasanya membatasi mereka untuk digunakan pada sebuah pertunjukan besar.

Corong sumbat atau tapped horn adalah metode dimana unit penggerak diletakkan pada bibir sebuah corong, dengan satu sisinya menembakkan suara kedalam corong dan sisi lainnya menembak ke bagian bibir corong. Lokasi penempatan ini mengurangi jumlah ekskursi yg dibutuhkan penggerak dibandingkan dengan unit penggerak yg diletakkan didalam sebuah ruang tertutup yg ada di belakang corong, dengan hasil akhir distorsi suara dan daya keluaran yg lebih baik.

Kardioid , ini adalah pendekatan yg menghasilkan daya keluaran yg lebih besar dari bagian depan kabinet dan lebih kecil di bagian belakang. Biasanya konfigurasi susunan ini dicapai dengan menambahkan penggerak dibelakang kabinet dan merubah hubungan fase antara keduanya dan waktu kedatangan dalam hubungannya dengan penggerak yg ada didepan, membantu membatalkan gelombang suara yg merambat kebelakang.

Desain kardioid memfokuskan energi frekuensi rendah kea rah pendengar sekaligus mengurangi refleksi suara ke dalam area panggung. Keuntungan ini dapat kalian dapatkan dengan kompensasi penggunaan subwoofer yg lebih besar dan leih berat , tambahan sistem amplifikasi dan pemrosesan sinyal audio DSP juga dibutuhkan jika subwoofer yg kalian gunakan berjenis pasif. Namun , hasil akhirnya sangat menguntungkan terutama didalam lingkungan akustik yg bermasalah.

Desain hibrida memanfaatkan kombinasi dari beberapa pendekatan yg dijejali kedalam satu kabinet.Beberapa jenis konfigurasi subwoofer kardioid.

Sebagai contoh , satu konfigurasi memiliki dua penggerak yg berbagi ruang berlubang yg sama. Satu penggerak radiasi depan berdampak langsung, sementara penggerak sekunder dipasang pada posisi 90 derajat dan meradiasi kedalam ruang kedua. Selain itu ada konfigurasi kardioid pasif transduser ganda dengan sebuah woofer 18 inci dalam konfigurasi bass refleks dan sebuah woofer 15 inci mengisi sebuah corong lipat.

Sifat Alami Dari Gelombang Suara

Sebelum kita belajar cara untuk menyusun sistem speaker subwoofer, kita perlu mengerti tentang gelombang suara terlebih dahulu. Suara adalah sebuah tekanan yg merambat melalui media udara atau air.

Pada permukaan laut dengan suhu 75 derajat Fahrenheit, kecepatan suara terhitung kurang lebih 775 mil perjam atau 1136.6 kaki per detik. Manusia dapat mendengar getaran vibrasi ini jika suara berada dalam rentang frekuensi yg dapat didengar ( audibel ), biasanya mulai dari frekuensi 20 Hz sampai 20 kHz. Panjang gelombang (satu putaran suara atau nada) untuk frekuensi bass lebih panjang dibandingkan nada frekuensi yg lebih tinggi.

Karena sistem speaker subwoofer beroperasi pada rentang frekuensi 30 sampai 110 Hz, artinya kita akan berurusan dengan gelombang suara yg panjangnya 10 kaki sampai 35 kaki.

Gelombang suara yg oanjang biasanya tidak terpengaruh oleh penghalang dijalur perambatannya contohnya tiang gedung, tidak seperti gelombang frekuensi tinggi yg dapat terpantul atau berubah arah oleh objek yg menghalanginya.

Semua dalam jarak seperempat gelombang dapat mempengaruhi keluaran , termasuk lantai dan dinding, begitu juga tambahan subwoofer yg ditumpuk bersama. Kebanyakan suwoofer meradiasikan energi dalam bentuk pola omnidireksional seperti yg diperlihatkan oleh Gambar 1.

Jika kita menggantung speaker subwoofer diatas permukaan tanah, keluaran suaranya akan memancar ke segala arah, dan pada jarak 8.75 kaki dari permukaan apapun ( seperempat panjang gelombang dari 30 Hz atau 35 kaki), ia tidak akan mendapatkan dorongan keluaran apapun dari penghalangnya. Degan meletakkannya diatas tanah ( disebut dengan pemuatan setengah ruang ) dan secara teori kalian akan mendapatkan tambahan dorongan sebesar 3 dB dikarenakan energi yg seharusnya bergerak kebawah kini terpantul kembali keatas.

Dengan meletakkan subwoofer diatan tanah disamping dinding ( pemuatan seperempat ruang ) menambahkan daya keluaran sebesar 6 dB , dan dengan meletakkannya disebuah sudut (pemuatan seperdelapan ruang) menambahkan SPL sebesar 9 dB. Namun ini hanya diatas kertas saja, didunia nyata tidak akan naik sebanyak itu karena berbagai gangguan dari media penghalang dan ruang akustik.

Sekarang , tempatkan subwoofer kalian seperempat panjang gelombang dari sebuah dinding yg kokoh, dan daya keluarannya akan memantul dari dinding kembali kedalam subwoofer, membuatnya menjadi  gelombang yg panjangnya satu setengah, dengan fase sekitar 180 derajat dari sinyal awalnya. Ini akan menghasilkan pembatalan suara yg merusak. Tergantung pada jarak dari pembatas dan nada dari sinyal, respon frekuensi akan terpengaruh.

Fenomena yg paling umum adalah suara bass “lorong daya” ,dimana keluaran frekuensi bass yg kuat  (Gambar 1 A yg memperlihatkan konfigurasi ujung tembakan suara pada umumnya. ) antara tumpukan kiri dan kanan menyebabkan keluaran dari setiap subwoofer saling menambahkan daya. Namun, selagi kalian bergerak keluar dari area tengah, masalah fase dan delay waktu menyebabkan pembatalan. Hal ini paling banyak terjadi di aplikasi sound system outdoor dimana tidak ada dinding dan langit langit yg  menambahkan refleksi dan pembatalan yg merusak. Permasalahan ini akan kita bahas lebih dalam di artikel berikutnya.

Metode Penyusunan Subwoofer

Mari kita lanjut ke cara cara menyusun subwoofer. Piranti lunak prediksi sistem tata suara dapat sangat berguna dalam proses ini , memungkinkan kita untuk mensimulasikan berbagai konfigurasi selagi sambil melihat dampak penggunaan delay pelambat sinyal dan saringan filter high pass dan low pass. Saat ini software yg digunakan adalah Subwoofer Array Designer Calculator yg dapat kalian unduh di (www.merlijnvanveen.nl) , dibuat oleh Merlijn van Veen sendiri. (Terima kasih Merlijn!)

Metode single biasanya ditempatkan pada posisi yg layak, daya keluaran hanya akan terpengaruh oleh ruangan dan bukan oleh unit subwoofer lainnya. Sudut pojok ruangan bisa menjadi lokasi yg ideal selagi menyediakan dorongan tambahan. Kekurangannya adalah kurangnya kotrol pola sebaran, dengan kemungkinan terlalu banyak energi frekuensi rendah diatas panggung atau di area lainnya.

Konfigurasi multipel akan menggerakkan lebih banyak udara dibanding metode single , namun dengan menumpuk atau membariskan kabinet akan mempengaruhi pola sebaran karena satu grup subwoofer akan menghasilkan panjang gelombang suara lebih dari satu seperempat, yg akan mempersempit cakupan.

Meletakkan subwoofer didekat dinding atau sudut akan mengubah polanya.

Konfigurasi kiri / kanan (tumpuk). Pada gambar 2 kita bisa melihat hasil dari penempatan subwoofer kiri dan kanan pada frekuensi 40 Hz. Masalah lorong daya terlihat jelas , dan jangan lupa disetiap sisi dari lorong, ada zona pembatalan dimana gangguan perusak telah mengurangi level daya keluaran.

Bandingkan ini dengan gambar 3 , yg menunjukkan konfigurasi yg sama pada frekuensi 80 Hz. Kali ini terlihat gangguan perusak telah menghasilkan beberapa zona pembatalan.

Kiri / kanan (gantung). Umumnya digunakan pada aplikasi sound system skala besar, subwoofer digantung diatas susunan speaker line array, sebagai bagian dari susunan horisontal disamping susunan speaker line array dan dibelakangnya. Konfigurasi ini meminimalisir lebar keseluruhan dari barisan sistem speaker dan tidak menganggu pandangan penonton. Subwoofer gantung dapat dikonfigurasi sebagai susunan sub direksional dan tentunya didukung dengan bantuan tambahan subwoofer yg ditumpuk juga.

Susunan vertikal array. Subwoofer di tumpuk secara vertikal (biasanya digantung disamping atau dibelakang line array) akan menghasilkan kontrol pola vertikal , dengan panjang susunan array yg tergantung seberapa banyak kontrol yg kalian perlukan, semakin panjang sama dengan kontrol yg lebih baik.

Tengah (tumpuk atau gantung). Lokasi tengah dengan satu subwoofer atau lebih dapat menyediakan cakupan bass yg halus dibanding penempatan kiri dan kanan, namun metode ini mungkin menghasilkan energi yg terlalu banyak kearah panggung ,terkecuali kalian menggunakan kabinet atau konfigurasi kardioid.

Subwoofer gantung yg disusun ditengah populer untuk instalasi sound system permanen, terutama didalam teater , namun tidak terlalu sering dipakai untuk acara musik live.

 

Horisontal. Metode ini menempatkan kabinet speaker satu sama lainnya dalam satu baris dan jarak yg berdekatan ,umumnya disebar di depan panggung. Dampak dari penggunaan sebaris kabinet subwoofer yg banyak akan mempersempit pola sebaran suara pada bidang horisontal, namun jika susunan ini tidak dibangun dari barisan kabinet dengan konfigurasi kardioid , area panggung akan dibanjiri oleh frekuensi rendah. Ketimbang membariskannya secara lurus ,kalian dapat membuat barisannya sedikit melengkung agar bisa mendapatkan direktivitas yg lebih konstan. Gambar No 4 menunjukkan sistem susunan horisontal yg bekerja pada frekuensi 40 Hz, sementara Gambar No 5 memperlihatkan konfigurasi yg sama namun menggunakan subwoofer kardioid ( pola sebaran suara berbentuk hati ).

Terdistribusi atau subwoofer delay. Metode ini dapat kalian manfaatkan melalui penggunaan beberapa unit speaker subwoofer pada beberapa lokasi dan memerlukan waktu delay untuk mendapatkan waktu kedatangan yg koheren diseluruh rentang area pendengar. Pendekatan ini populer untuk acara acara perusahaan korporasi dimana tumpukan subwoofer yg berukuran besar tidak dimungkinkan karena alasan estetika. Sistem subwoofer terdistribusi biasanya juga dapat kalian temukan pada lapangan dimana satu lokasi penempatan subwoofer tidak cukup untuk menjangkau area pendengar tertentu.

Direksional

Seperti yg dijelaskan sebelumnya, tujuan utama kita adalah menjaga agar energi frekuensi bass yg berlebihan tidak mengganggu area yg tidak kita inginkan. Dengan pemilihan metode penempatan subwoofer yg tepat dan pemanfaatan pemrosesan sinyal audio seperti delay, berbagai jenis pola radiasi dapat dicapai . Beberapa teknik susunan direksional yg populer kami jelaskan lebih kanjut dibawah :

Susunan Delay Shaded. Metode ini mengurangi daya keluaran dari kabinet subwoofer pada ujung barisan (seperti susunan horisontal), dengan maksud untuk membuat pola cakupan menjadi lebih jinak dan tidak terlalu tergantung pada frekuensi.

Susunan Kardioid. Dua teknik kardioid yg umum adalah dengan membariskan unit subwoofer saling berdampingan. Menumpuknya satu diatas lainnya , dengan satu kabinet (umumnya yg ditengah dalam susunan 3 unit) dibalik mengarah ke belakang. Memberiskannya satu sama lain dan membalik posisi unit yg di tengah kearah sebaliknya.

Kontrol pola cakupan dapat dicapai melalui penggunaan waktu delay, baik memperlamat waktu delay dari kabinet yg mengarah kedepan agar waktu kedatangan suaranya sama dengan kabinet yg mengarah kebelakang , atau dengan memperlambat waktu delay kabinet yg menghadap belakang agar selaras dengan kabinet yg menghadap kedepan dan juga jangan lupa membalik pola kutub dari kabinet yg menghadap kebelakang agar sinyalnya menjadi 180 derajat keluar dari fase dalam korelasinya dengan kabinet depan.

Susunan Tembakan Ujung atau End Fire Array. Beberapa kabinet dapat kalian susun dalam satu barisan, disusun satu didepan lainnya dengan posisi semua mengarah kedepan. Semua kabinet di delay dalam relasinya dengan kabinet yg paling belakang. Pendekatan ini memungkinkan kalian untuk memproyeksikan arah tendangan suara bass direksional yg kuat dalam jarak yg jauh. Gambar No 6 menunjukkan cara kerja dari teknik end fire array ini dalam menyediakan kontrol pola yg sangat baik pada frekuensi 80 Hz.

 

Jangan heran kalau banyak sekali yg perlu dipelajari ketika kita berbicara tentang subwoofer, dan apa yg dijelaskan di artikel Mengenal Frekuensi Bass Bagian Kedua ini hanya secara umum dan hanya dasar dasarnya saja. Banyak belajar dan sering latihan dilapangan akan mengasah kemampuan dan pemahaman kalian akan sebuah sound system professional yg tepat guna. Tetap simak di fanpage FB untuk materi materi lainnya dan silahkan mengunjungi situs resmi kami untuk solusi paket sound system professional yg sesuai dengan kebutuhan kalian.