Mengobservasi Direktivitas Speaker Sound System

Kita hanya bisa menerima kinerja speaker apa adanya begitu saja, namun mereka bisa dimanfaatkan lebih baik jika kita benar benar mengerti karakteristik direktivitas suara mereka dan apa yang membuat mereka bekerja seperti itu. Mereka seringkali mencantumkan 90 x 60 derajat atau referensi cakupan yang lainnya.

Tapi 90 derajat x 60 derajat pada frekuensi mana?

Ada 4 resep dasar yang menentukan pola sebaran suara dari pengeras suara, termasuk konus penggerak, corong, titik persilangan dan kabinet. Mari kita bahas satu persatu untuk memahami kontribusi masing masingnya.

Sebelum kita lanjut lebih dalam, mari kita bahas sedikit dasar dasarnya. Jumlah direktivitas dari perangkat yang dapat digunakan dari sebuah gelombang suara sangat berkaitan erat dengan ukuran proporsional dari perangkat yang dimaksud dengan gelombang suaranya.

Untuk bisa mengerti hubungan keterkatian ini, penting bagi kita untuk mempunyai pemahaman yang solid akan bagaimana panjang gelombang ( wavelength ) berkaitan dengan frekuensi. Suara pada level permukaan laut dengan suhu 72 derajat Fahrenheit merambat dalam kecepatan kira kira 1,130 kaki per detik. Kita mengekspresikan frekuensi atau siklus (gelombang sinus) per detik sebagai Hertz.

Jadi, jika frekuensi dari sebuah gelombang adalah 1Hz, panjang gelombang ini adalah 1,130 kaki. Logikanya, sebuah gelombang 10 Hz itu sepanjang 113 kaki, gelombang 100 Hz sepanjang 11.3 kaki, dan gelombang 1000 Hz situ sepanjang 1.13 kaki, dst. Sementara perhitungan matematika untuk menentukan panjang gelombang dari frekuensi ini tidak terlalu sulit, ada rumus lama 5-2-1 :

• 20 Hz = 50 kaki

• 50 Hz = 20 kaki

• 100 Hz = 10 kaki

• 200 Hz = 5 kaki

• 500 Hz = 2 kaki

• 1,000 Hz = 1 kaki

• 2,000 Hz = .5 kaki

• 5,000 Hz = .2 kaki

• 10,000 Hz = .1 kaki

Meskipun tidak sepenuhnya akurat, cara ini cukup mumpuni untuk membuat kalkulasi cepat. Fisika menentukan bahwa sebuah sumber fisiknya lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang akan melakukan control arah terhadapnya. Dengan ini, mari kita lihat direktivitas frekuensi rendah dari sebuah komponen penggerak 12 inci yang ada pada sebuah pengeras suara 2 arah dengan corong 90 x 60 derajat.

Jika kita naikkan frekuensinya sedikit demi sedikit, penggerak 12 inci tidak akan serta merta menggunakan pola kontrol dari gelombang suara ketika ia mencapai frekuensi 1,000Hz (1 kaki ), dan ukurannya sama dengan komponen penggerak itu sendiri. Sebaliknya, ia akan mempunyai semakin banyak efek selagi frekuensi bertambah tinggi dan gelombang suara memendek. (Gambar 2 & Gambar 3).

Selagi frekuensi naik, penggerak akan mendesak lebih banyak kontrol sampai ia mulai “menembak” pada frekuensi frekuensi yang lebih tinggi. Namun disaat semakin rapat, ia sudah berapa diatas titik persilangan frekuensi.

Speaker yang di uji mempunyai titik crossover sekitar setengah oktaf diatas balon yang ada pada Gambar 3. Ini memiliki efek pembatalan terhadap sifat kutub dari kabinet speaker, terutama dalam ranah vertikal, jadi kita akan membahas rentang frekuensi mulai dari 1,000 Hz sampai 1,500 Hz ketika kita mendiskusikan titik crossover.

Nah, sekarang mari beralih ke bagian corong.

Arah Direktivitas Yang Diinginkan

Terdapat banyak elemen didalam sebuah desain corong pengeras suara yang berkontribusi terhadap kemampuannya untuk mencapai kontrol pola pada frekuensi yang diinginkan. Beberapa darinya adalah geomteri dari kerongkongan, panjang dan nilai sebaran suarnya.

Namun factor yangpaling penting adalah ukuran dari mulut corong. Aturan yang sama berlaku untuk konus penggerak. Ukuran itu sangat berpengaruh. Mulut corong harus cukup besar untuk mendominasi panjang gelombang suara agar dapat menyediakan direktivitas penuh pada frekuensi tersebut.

Jadi, jika mulut dari sebuah corong berukuran lebar 6 inci kali tinggi 3 inci maka ia akan menjadi omnidoreksional ( kesegala arah ) pada frekuensi 1,000 Hz. Corong ini tidak akan bias menyediakan direktivitas yang diinginkan sampai frekuensi mencapai sekitar 2,000 Hz dalam bidang horisontal dan 3,000 Hz dalam bidang vertikal. Corong bias menyediakan pola 90 derajat x 60 derajat diatas frekuensi 3,000 Hz, namun hampir pasti tidak pada frekuensi yang lebih rendah.

Konus penggerak dan corong sendiri adalah perangkat yang cukup bisa diprediksi. Namun mengkombinasikan keduanya dalam jarak yang dekat bisa sangat menantang.

Masalah yang pertama adalah keseimbangan fisik. Dalam sebuah kabinet speaker 2 arah pada umumnya, perangkat berlokasi di atas satu sama lainnya dan terkadang pada kedalaman yang berbeda. Walaupun kita menggunakan delay untuk mengoreksi keselarasan waktu antar penggerak dalam sudut on axis, sudut vertikal lainnya akan memiringkan waktu kedatangan dari corong dan penggerak konus.

Karena pola disperse sebaran bandpass dan vertikal dari penggerak perlu saling menumpang pada wilayah crossover, mungkin saja pada sudut vertikal tertentu dalam sudut off axis, kita akan mendengar penggerak keluar dari fase. Ini artinya akan ada kuping dan pembatalan suara. (Gambar 4 & Gambar 5) Kabinet speaker yang diuji disilangkan diatas 1,350 Hz dengan sebuah jurang slope Linkwitz-Riley 24 dB yang simetris.

Kuping kuping bocoran suara ini akan berbeda beda arah dan instensitasnya tergantung pada keseimbangan penggerak dan control pola, jurang crossover dan tumpeng tindih serta pengaturan keselarasan delay, namun mereka akan selalu muncul pada kabinet speaker multi penggerak dengan sumber yang terpisah secara fisik. Jika sebuah kabinet tambahan ditidurkan disampingnya kita akan mendapatkan fenomena yang sama pada bidang horizontal.

Ini adalah alasan utama kenapa semakin banyak sistem speaker koaksial yang bermunculan. Oleh karena tidak ada jarak vertikal antara kedua sumber, kita hanya perlu mengoreksi variasi kedalaman antara sumber akustik dari konus dan penggerak corong, dan jarak akan menjadi lebih konstan dengan posisi mendengar off-axis ( diluar sudut cakupan ).

Kekurangannya adalah, banyak desain koaksial menggunakan penggerak konus sebagai suar corong untuk memandu frekuensi tinggi, dan sementara ini baik untuk aplikasi pemantauan dan bidang jarak dekat lainnya, pola control yang lebih presisi seringkali dibutuhkan untuk kebutuhan sound system utama.

Penutup dan pembatas kabinet

Bagian terakhir dari elemen elemen direktivitas adalah kotak kabinet pengeras suara itu sendiri dan efek pembatasan yang tercipta dengan memasangkannya ke sesuatu. Pengisian ruang fraksional tercipta ketika kita mengurangi ruang radiasi dari sebuah perangkat.

Seperti yang dapat kita lihat pada Gambar 1, sebaran frekuensi rendah adalah omnidireksional ( kesegala arah ), jadi ketika kita meletakkan sebuah speaker diatas lantai, kita secara efektif membelah ruang radiasinya pada frekuensi rendah. Ini akan menghasilkan tambahan keluaran sebesar 3 dB (penggandaan daya) dalam bola hemisphere yang masih berdentum.

Jika baffle penutup kabinet cukup besar berbanding dengan frekuensi yang dimaksud, ia dapat berperan sebagai sebuah batasan untuk menciptakan pengisian setengah ruang. Inilah yang kadang disebut sebagai “baffle step.” Didalam desain kabinet modern, baffle penutup jarang yang lebih besar dari penggerak yang terpasang diatas permukaannya, karena umumnya, prioritas diberikan untuk hal hal seperti bobot, ukuran muatan truk, lokasi pegangan, perangkat suspensi gantung, kemampuan untuk disusun dan profil.

Teknologi sudah sangat maju dengan menyediakan sejumlah besar daya keluaran dan kejernihan suara dari sebuah paket yang berukuran kecil. Namun fisika belum berubah. Terutama dalam hal pola kontrol, ukuran tetap memiliki pengaruh besar!. Sumber