Teknogav.com - Hal pertama yang biasa ditanyakan ketika melihat suatu loudspeaker (speaker) adalah bagaimana suaranya. Setiap produk biasanya menyediakan spesifikasi untuk memudahkan calon membeli mengetahui kemampuannya tanpa mencoba langsung. Produsen speaker profesional biasanya menyediakan grafik tanggapan frekuensi sebagai bagian dari spesifikasi speaker. Grafik ini memang merupakan hasil utama yang diharapkan pada speaker, karena produk utama dari speaker adalah bunyi atau suara.

Selain tanggapan frekuensi, tentu saja ada banyak variabel lain yang merupakan hasil keluaran speaker. Variabel tersebut mencakup distorsi non linear, interaksi fasa antar driver di titik dengar, performa off-axis speaker, dan group-delay frekuensi speaker. Selain itu ada juga faktor-faktor lain yang mempengaruhi suara. Faktor-faktor tersebut mencakup tanggapan impuls ruang, noise floor ruangan, interaksi speaker dengan perangkat audio yang digunakan bersamanya, dan lain-lain.

Pengenalan Grafik Tanggapan Frekuensi

Tanggapan frekuensi merupakan komponen yang paling mempengaruhi suara yang didengar. Jadi untuk bisa memilih speaker yang tepat, sangat penting untuk bisa memahami cara membaca grafik tanggapan frekuensi. Pada umumnya grafik tanggapan frekuensi ditampilkan dalam bentuk diagram garis dengan sumbu x dan sumbu y. Sumbu x mewakili frekuensi suara (Hz), dan sumbu y merupakan tingkat kekuatan suara atau intensitas suara (dB).

Setiap speaker memiliki kemampuan terbatas dalam mereproduksi suara, sehingga ada batas atas dan batas bawah suara yang dapat dihasilkan. Speaker akan mengalami roll off (penurunan intensitas suara) yang berkelanjutan setelah mencapai batas-batas ini. Inilah yang menandakan kemampuan jangkauan frekuensi speaker.

Parameter Jangkauan Frekuensi 

Kemampuan jangkauan frekuensi biasanya dinyatakan menggunakan parameter F3. Parameter F3 menunjukkan frekuensi saat kondisi tingkat intensitas bunyi sudah berkurang 3 dB (setengah kekuatan suara) dari rata-rata sensitivitas speaker. Produsen biasanya juga menyertakan parameter F6 dan F10, ini adalah kondisi pengurangan kekuatan suara sebesar 6 dB dan 10 dB.

Pada umumnya parameter F3 relevan untuk diperhatikan karena masih bisa bisa didengar secara signifikan sebelum intensitasnya akan terus menurun. Berdasarkan pengalaman, speaker dengan F3 sekitar 45 Hz cukup untuk merasakan frekuensi rendah musik pop dalam ruang dengar 15 m². Pada frekuensi tinggi, umumnya frekuensi diatas 15.000 Hz sudah tidak terlalu signifikan terdengar apalagi jika usia pendengarnya makin lanjut. Umumnya makin tua usia seseorang, makin berkurang kemampuan mendengar frekuensi tingginya.

Deviasi Intensitas Suara

Speaker ideal adalah yang mampu menghasilkan suara secara linear (flat) dalam jangkauan frekuensi yang dihasilkan. Sampai saat ini, tidak ada speaker pasif yang mampu menghasilkan respon yang flat tanpa koreksi digital. Selalu ada variasi intensitas suara dalam jangkauan frekuensinya, variasi ini disebut sebagai distorsi linear speaker. Secara umum standar variasi distorsi linear untuk speaker hifi adalah +/- 3 dB. Ini artinya dalam jangkauan frekuensi yang dihasilkan speaker, deviasi intensitas suara hanya +/- 3dB. Deviasi ini akan mempengaruhi tonal dari speaker.

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah seberapa luas rentang frekuensi deviasi. Makin luas deviasi, maka akan makin signifikan mempengaruhi tonal speaker, sebaliknya jika deviasi makin sempit, maka akan makin tidak signifikan. Deviasi sebesar 1 dB bahkan 0,5 dB pun akan signifikan jika rentang deviasinya luas.

Patokan rentang deviasi yang saya pakai dalam mendesain speaker adalah 1 oktaf. Dalam satu oktaf jika ada deviasi 1 dB akan mempengaruhi tonal secara signifikan. Pengaturan keseimbangan tonal dalam merancang crossover speaker adalah gabungan antara seni dan ilmu pengetahuan untuk menghasilkan speaker yang layak didengar.

Pembagian Rentang Suara untuk Mengenali Tonal Suara.

• Sub bass (20-60 Hz), makin rendah frekuensi maka makin lebih bisa dirasakan daripada didengar. Kebanyakan instrumen alat musik tidak bisa menghasilkan nada dasar di rentang frekuensi ini.
• Bass (60-250 Hz), nada dasar kebanyakan alat musik dan suara manusia berada di rentang frekuensi ini. Konten audio musik pada umumnya menarik energi amplifier terbanyak di rentang frekuensi ini.
• Lower midrange (250-500 Hz), mengandung banyak harmoni orde rendah dari instrumen musik dan suara manusia, berpengaruh pada definitif suara bass.
• Midrange (500-2.000 Hz), sangat mempengaruhi secara keseluruhan warna suara, karena kaya akan harmoni dari instrumen dan vokal.
• Upper Midrange (2.000-4.000 Hz), ini adalah rentang frekuensi yang paling sensitif bagi telinga manusia. Rentang frekuensi ini mempengaruhi kejernihan suara dari vokal dan instrumen musik.
• Lower treble (4.000-6.000 Hz), ini adalah rentang frekuensi yang rentan terhadap bunyi sibilan. Rentang frekuensi ini mempengaruhi kejernihan dan definitif suara pada instrumen perkusi serta akustik.
• Upper treble (6.000-20.000 Hz), tak banyak instrumen musik yang menghasilkan nada dasar di frekuensi ini. Rentang frekuensi ini mempengaruhi kejernihan dan ambience suara secara keseluruhan. Konten audio musik pada umumnya menarik energi amplifier paling sedikit di rentang frekuensi ini.

Langkah-langkah Membaca Grafik Tanggapan Frekuensi

1. Melihat skala (terutama skala intensitas suara).

Kurva yang mulus tidak akan ada gunanya tanpa angka yang menunjukkan skala grafik. Berikut adalah contoh dari grafik yang sama dengan skala intensitas bunyi yang berbeda-beda, yaitu 1 dB, 5 dB, dan 10 dB.

Skala intensitas suara 1 dB

Skala intensitas suara 5 dB

Skala intensitas suara 10 dB

Jika dilihat sekilas, grafik dengan skala 10 dB seolah-olah sangat flat, tetapi sebenarnya ketiga grafik tersebut sama, hanya berbeda skala. Makin kecil skala, maka makin jelas distorsi linear speaker
yang terlihat. Sekali lagi perhatikan skalanya, ini sangat penting dan krusial.

2. Lihat keterangan smoothing grafik dan perlakuan terhadap grafik (sehubungan dengan difraksi).

Smoothing grafik mempunyai fungsi, namun jika tidak dipahami bisa mengaburkan data. Fungsi dari smoothing adalah untuk mengurangi efek difraksi yang terjadi, sehingga garis grafik menjadi lebih rata deviasinya. Hal ini bisa digunakan untuk memudahkan melihat karakter tonal secara keseluruhan (tentunya dengan tetap menggunakan kaidah teknik pengukuran yang akurat).

Dalam mendesain crossover speaker, smoothing yang terlalu banyak justru menyulitkan desainer untuk melihat respon speaker secara jelas. Ini terjadi karena membuat grafik terlalu rata atau membuat grafik kurang menunjukkan respon sebenarnya. Saya pribadi lebih condong menggunakan smoothing 1/24^th dalam mendesain crossover speaker, sedangkan smoothing 1/6^th untuk melihat keseimbangan tonal secara keseluruhan. Berikut adalah contoh grafik yang sama dengan kondisi smoothing 1/24^th, dan smoothing 1/6^th:

Grafik none smoothing

Selain smoothing, perlakuan terhadap grafik juga sangat penting, terutama sehubungan dengan difraksi. Tanpa perlakuan yang tepat, grafik bukan hanya menggambarkan tanggapan frekuensi speaker, namun juga difraksi yang terjadi selama pengukuran. Perlakuan terhadap domain waktu dibutuhkan untuk mengendalikan difraksi dalam pengukuran, yaitu dengan melakukan gating.

Gating adalah batas waktu mikrofon menentukan difraksi yang dibuang dalam penghitungan tanggapan frekuensi. Makin singkat durasi gating maka makin tinggi batas frekuensi difraksi yang dibuang. Tampilan output grafik dari perlakuan ini tergantung dari perangkat lunak yang digunakan.

Perangkat lunak pengukuran menyediakan pilihan gating atau non gating. Pada perangkat lunak Room Equalizer Wizard (REW), gating akan menghilangkan difraksi setelah batas gating yang digunakan. Selain itu tersedia juga perangkat lunak yang memberikan pilihan algoritma gating, salah satunya adalah perangkat lunak Omnimic. Dua pilihan algoritma gating pada Omnimic mencakup ‘only to’ dan ‘blended’. Algoritma ‘only to’ hanya menampilkan penghitungan frekuensi sampai batas gating. Sedangkan ‘Blended’ menggabungkan ‘only-to’ di frekuensi atas gating dan ‘all’ di frekuensi bawah gating.

Berikut adalah contoh grafik menggunakan software Omnimic. Grafik tersebut menampilkan non gating, ‘blended’ gating 5 milidetik, dan ‘only to’ gating 1.604 milidetik.

Grafik non gating

Grafik 'blended' gating 5 milidetik

Grafik 'only to' gating 1.604 milidetik

3. Tentukan titik acuan intensitas suara.

Tentukan titik sebagai intensitas suara rata-rata frekuensi 100-1.000 Hz, ini adalah rentang di mana konten audio dominan. Pada umumnya speaker pun menghasilkan suara di rentang tersebut. Titik acuan inilah yang dijadikan patokan titik awal intensitas suara terhadap deviasi speaker.

Dari titik acuan ini akan terlihat deviasi yang membentuk jurang atau puncak. Jurang menggambarkan intensitas suara di bawah titik acuan, sedangkan puncak menggambarkan intensitas suara di atas titik acuan. Karakterisitik inilah yang akan menentukan keseimbangan tonal dari grafik tanggapan frekuensi yang dibaca. Berikut contoh grafik dengan titik acuan di sekitar 70 dB. Rata-rata intensitas suara antara 100-1.000 Hz berada di sekitar 70 dB).

Grafik tanggapan frekuensi dengan titik acuan 70 dB

4. Temukan informasi mengenai pengukuran grafik tersebut.

Hal ini berkaitan langsung dengan seberapa valid grafik yang dilihat. Pengukuran di ruang anechoic akan menyajikan data respon speaker yang sebenarnya tanpa adanya refleksi hingga batas cut-off anechoic chamber.  Jika grafik tersebut tidak dilakukan di ruang anechoic maka validitas grafik respon frekuensi sangat bergantung dari teknik pengukuran yang dilakukan. Hal ini dijelaskan pada artikel “Tips Pengukuran Speaker dan Ruangan Akustik dengan miniDSP UMIK-1”.

Produsen yang profesional akan memberikan keterangan validitas data grafik respon frekuensi speaker. Keterangan tersebut mencakup validitas di rentang frekuensi berapa atau keterangan berupa kondisi dan teknik pengukuran yang dilakukan. Hal ini dilakukan agar orang yang menguasai bidang ini dapat memperkirakan validitas grafik tersebut.

Demikian tips membaca grafik tanggapan frekuensi, semoga bisa bermanfaat dan memudahkan untuk memilah speaker sesuai keinginan.