Tingkah Laku Suara

Di bagian ini kita melihat bagaimana suara berlaku ketika berinteraksi dengan rintangan pada jalurnya. Pada umumnya kelakukan interaksi ini bergantung kepada bahan dan dimensi dari rintangan serta kandungan frekuensi dari suara.

Tingkah laku yang akan kita lihat berlaku untuk gelombang pada umumnya tetapi kita akan berkonsentrasi pada gelombang suara saja. Tingkah laku antara lain:

1. Refleksi atau pantulan
2. Difraksi atau penyebaran
3. Refraksi atau pembiasan
4. Absorpsi atau penyerapan

1.10.1 Refleksi

Sebagai referensi, mari kita lihat gambar yang menunjukkan gelombang suara mengenai suatu permukaan dan memantul darinya. Penting untuk menyadari bahwa gelombang yang dihasilkan kompresi dan dilatasi tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang.

Gambar 1.21 Refleksi

Suatu gelombang yang mengenai permukaan rata dengan sudut α (antara garis normal dengan permukaan dan arah suara) dipantulkan dengan sudut pantulan α derajat. Dalam gambar kita melihat contoh dari permukaan rata kemudian permukaan konkaf atau kelung dimana semua pantulan mengumpul pada titik fokus dari permukaan berlekuk.

Permukaan konkaf dihindari dalam akustik karena cenderung memfokuskan suara pada titik tertentu sehingga menyebabkan distribusi suara yang buruk tetapi dapat digunakan untuk pembuatan mikrofon direksional karena menyebabkan sinyal (termasuk sinyal lemah) bisa ditangkap

Sebaliknya, permukaan konveks atau cembung menyebarkan suara dan digunakan untuk meningkatkan akustik dari lingkungan.

Ketika gelombang memantul dari permukaan konveks, perpanjangan nirnyata dari pantulan gelombang melewati titik fokus permukaan.

1.10.2 Refleksi dalam ruangan

Gambar 1.22 Pantulan dalam ruangan

Ketika suatu suara terdifusi atau tersebar dalam ruangan, suara tersebut mencapai pendengar dengan berbagai cara. Sinyal pertama yang tiba di telinga pendengar adalah yang paling kuat dan paling langsung, dengan kata lain sinyal yang melewati jalur tersingkat antara sumber suara dengan pendengar. Setelah sinyal langsung, tiba sinyal yang terpantul hanya sekali sehingga memiliki amplitudo lebih kecil dibandingkan dengan sinyal langsung. Ini dikarenakan energi yang hilang ketika refleksi terjadi. Sinyal ini disebut dengan early reflections atau pantulan awal (dikenal juga dengan precocious sound). Setelah delay lebih lanjut datang sinyal yang telah mengalami lebih dari satu pantulan dengan amplitudo yang lebih inferior dibandingkan pantulan awal. Sinyal-sinyal ini disebut reverb cluster karena dianggap bukan sebagai pantulan-pantulan yang terpisah tetapi sebagai suatu kumpulan. Gambar diatas memperlihatkan distribusi sinyal ini dalam waktu dan amplitudonya.

1.10.3 Refraksi

Istilah ini merujuk kepada fenomena dimana gelombang yang melintasi dua medium dengan densitas yang berbeda berubah arah saat melintas. Tingkah laku ini bisa dijelaskan dengan mudah ketika mengingat kecepatan suara pada medium dengan densitas yang berbeda.

Kita sekarang tahu suara merambat lebih cepat dalam medium lebih padat. Sebagai contoh suatu gelombang mengenai dinding yang terlihat dalam gambar:

Gambar 1.23 Refraksi

Dinding memiliki kepadatan lebih tinggi daripada udara sehingga gelombang yang mulai mempenetrasi dinding bergerak lebih cepat daripada yang diluar dinding. Ketika gelombang memasuki dinding, gelombang yang sama memiliki bagian yang lebih cepat (bagian yang sudah ada dalam dinding) dan bagian yang lebih lambat (yang masih berada di luar dinding). Ketika semua gelombang telah memasuki dinding sepenuhnya, arah perambatannya mengalami perubahan sudut. Keluar dari dinding, fenomena yang sama terjadi tetapi secara terbalik, dan gelombang kembali ke arah originalnya.

Sekarang kita melihat bagaimana fenomena ini menjadi relevan dalam konser udara terbuka dimana kondisi berubah sepanjang hari, sehingga memodifikasi difusi suara di udara lingkungan.

Gambar 1.24 Refraksi udara terbuka

Di pagi hari lapisan atas (udara dingin) memiliki densitas lebih besar dibandingkan lapisan bawah (udara hangat) sehingga suara cenderung bergerak ke atas seperti ditunjukkan gambar (gambar pertama)

Di sore hari situasi sebaliknya terjadi dan lapisan lebih padat (udara dingin) menjadi inferior. Hal ini menyebabkan udara bergerak ke bawah sebagaimana ditunjukkan gambar (gambar kedua). Hal ini harus dipertimbangkan dengan hati-hati ketika mengorganisir suatu konser udara terbuka karena proses pemasangan yang lama terjadi berjam-jam sebelum konser dimulai sehingga kondisi atmosferik telah berubah ketika dimulai.

1.10.4 Difraksi

Cara terbaik dan paling langsung untuk menjelaskan fenomena ini adalah bahwa fenomena ini terjadi ketika suara mengelak suatu rintangan. Hal ini sangat bergantung kepada kandungan frekuensi mengingat suara dengan panjang gelombang yang besar (frekuensi rendah) mudah menembus rintangan yang lebih kecil daripada panjang gelombang suara. Ini adalah salah satu alasan mengapa frekuensi pertama yang teratenuasi adalah frekuensi tinggi sementara frekuensi rendah terdifusi pada jarak lebih panjang.

1.10.5 Absorpsi

Absorpsi dapat dideskripsikan sebagai konversi energi akustik menjadi energi termal oleh permukaan. Dengan kata lain, ketika suara melintasi rintangan, terjadi transfer energi yang kemudian dilepas sebagai panas.

Pada umumnya keempat fenomena ini terjadi semuanya ketika suara bertemu dengan rintangan. Gambar berikut mengilustrasikan situasi yang umum:

Gambar 1.25 Refleksi, difusi, refraksi, dan absorpsi bersamaan