Mekanisme Pendengaran pada Telinga Manusia dan Perancangan Akustik Ruang
A. Telinga manusia
Telinga merupakan salah satu organ tubuh yang dimiliki oleh manusia yang berfungsi sebagai indera pendengaran yang menerima dan menginterpreta-sikan gelombang suara yang diterima, juga untuk menjaga keseimbangan. Telinga memiliki reseptor khusus yang berfungsi untuk mengenali geetaran suara dengan batas frekuensi yang dapat didengar, yaitu pada frekuensi 20–20k Hz.
1. Bagian-bagian telinga manusia
Berdasarkan letaknya, telinga manusia dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, tengah, dan dalam. Setiap bagian telinga tersebut memiliki tugas dan fungsi masing-masing. Jika salah satu dari bagian telinga memiliki gang-guan, maka akan mempengaruhi proses pendengaran secara keseluruhan.
Berdasarkan letaknya, telinga manusia dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, tengah, dan dalam. Setiap bagian telinga tersebut memiliki tugas dan fungsi masing-masing. Jika salah satu dari bagian telinga memiliki gang-guan, maka akan mempengaruhi proses pendengaran secara keseluruhan.
a. Telinga luar
Telinga luar berfungsi sebagai penangkap getaran bunyi dari luar. Bagian telinga luar terdiri dari daun telinga (pinna) dan liang telinga. Daun telinga berfungsi sebagai penangkap dan pengumpul getaran suara. Liang telinga atau saluran telinga berfungsi untuk menjaga agar tidak ada benda asing masing kedalam. Pada dinding saluran telinga luar dihasilkan minyak serumen.
Telinga luar berfungsi sebagai penangkap getaran bunyi dari luar. Bagian telinga luar terdiri dari daun telinga (pinna) dan liang telinga. Daun telinga berfungsi sebagai penangkap dan pengumpul getaran suara. Liang telinga atau saluran telinga berfungsi untuk menjaga agar tidak ada benda asing masing kedalam. Pada dinding saluran telinga luar dihasilkan minyak serumen.
b. Telinga tengah
Telinga tengah merupakan rongga yang berisi udara dan berfungsi menjaga tekanan udara agar tetap seimbang. Bagian telinga tengah terdiri dari gen-dang telinga (tymphanic membrane) dan tiga tulang pendengaran (malleus, inkus, stapes). Gendang telinga berfungsi sebagai penghubung antara telinga luar dan telinga tengah. Gendang telinga bergetar dengan cepat dalam mene-rima gelombang suara dan mengubah energi suara menjadi energi mekanik. Tulang pendengaran saling terhubung satu sama lain dan berfungsi untuk mengirimkan getaran yang diterima gendang telinga menuju telinga dalam.
Telinga tengah merupakan rongga yang berisi udara dan berfungsi menjaga tekanan udara agar tetap seimbang. Bagian telinga tengah terdiri dari gen-dang telinga (tymphanic membrane) dan tiga tulang pendengaran (malleus, inkus, stapes). Gendang telinga berfungsi sebagai penghubung antara telinga luar dan telinga tengah. Gendang telinga bergetar dengan cepat dalam mene-rima gelombang suara dan mengubah energi suara menjadi energi mekanik. Tulang pendengaran saling terhubung satu sama lain dan berfungsi untuk mengirimkan getaran yang diterima gendang telinga menuju telinga dalam.
c. Telinga dalam
Telinga dalam terdiri atas bagian tulang dan bagian membran. Bagian telinga dalam terdiri dari koklea (rumah siput). Didalam koklea terdapat organ korti yang merupakan organ pendengaran. Didalam organ korti terdapat sel-sel rambut sensori yang merupakan reseptor getaran.
Telinga dalam terdiri atas bagian tulang dan bagian membran. Bagian telinga dalam terdiri dari koklea (rumah siput). Didalam koklea terdapat organ korti yang merupakan organ pendengaran. Didalam organ korti terdapat sel-sel rambut sensori yang merupakan reseptor getaran.
2. Mekanisme sistem pendengaran manusia
Proses mendengar diawali dengan gelombang suara masuk melalui telinga luar (daun telinga). Kemudian gelombang suara memasuki rongga telinga dan mengalami amplifikasi melalui proses resonansi. Selanjutnya gelombang suara akan menuju membran timpani. Di membran timpani, gelombang suara diubah menjadi getaran. Getaran tersebut akan menyebabkan tiga tulang pendengaran ikut bergetar untuk mengubah tekanan suara menjadi energi mekanik. Dalam proses ini terjadi penyamaan impedansi antara telinga luar dan telinga bagian tengah. Kemudian getaran diteruskan ke koklea, dimana pada koklea terdapat cairan yang akan ikut bergetar. Akibat getaran tersebut, cairan akan bergerak dan merangsang sel-sel rambut pada organ korti yang terdapat di koklea. Getaran tersebut kemudian akan dikirimkan melalui saraf sensoris menuju otak dalam bentuk impuls. Otak menerima impuls dan me-nerjemahkannya sebagai suara.
Proses mendengar diawali dengan gelombang suara masuk melalui telinga luar (daun telinga). Kemudian gelombang suara memasuki rongga telinga dan mengalami amplifikasi melalui proses resonansi. Selanjutnya gelombang suara akan menuju membran timpani. Di membran timpani, gelombang suara diubah menjadi getaran. Getaran tersebut akan menyebabkan tiga tulang pendengaran ikut bergetar untuk mengubah tekanan suara menjadi energi mekanik. Dalam proses ini terjadi penyamaan impedansi antara telinga luar dan telinga bagian tengah. Kemudian getaran diteruskan ke koklea, dimana pada koklea terdapat cairan yang akan ikut bergetar. Akibat getaran tersebut, cairan akan bergerak dan merangsang sel-sel rambut pada organ korti yang terdapat di koklea. Getaran tersebut kemudian akan dikirimkan melalui saraf sensoris menuju otak dalam bentuk impuls. Otak menerima impuls dan me-nerjemahkannya sebagai suara.
Manusia dapat melakukan persepsi terhadap gelombang akustik yang dite-rima. Persepsi tersebut terbagi dua, yaitu Interaural Time Difference (ITD) dan Interaural Intensity Difference (IID).
a. Interaural Time Difference (ITD), merupakan perbedaan waktu saat gelombang suara sampai pada kedua teli-nga. Kedua telinga dipisahkan oleh jarak 18 cm sehingga menyebabkan terja-dinya perbedaan waktu tersebut. Telinga yang lebih dekat dengan sumber su-ara akan lebih cepat menerima gelombang suara dibandingkan telinga yang lain.
b. Interaural Intensity Difference (IID), menunjukkan bahwa posisi telinga yang lebih dekat dengan sumber suara akan menerima intensitas suara yang lebih tinggi dibandingkan telinga yang lain.
a. Interaural Time Difference (ITD), merupakan perbedaan waktu saat gelombang suara sampai pada kedua teli-nga. Kedua telinga dipisahkan oleh jarak 18 cm sehingga menyebabkan terja-dinya perbedaan waktu tersebut. Telinga yang lebih dekat dengan sumber su-ara akan lebih cepat menerima gelombang suara dibandingkan telinga yang lain.
b. Interaural Intensity Difference (IID), menunjukkan bahwa posisi telinga yang lebih dekat dengan sumber suara akan menerima intensitas suara yang lebih tinggi dibandingkan telinga yang lain.
3. Memperbaiki fungsi pendengaran
Gangguan pendengaran pada manusia dapat bersifat sementara dan perma-nen. Gangguan pendengaran sementara (temporary threshold shift) terjadi karena kenaikan nilai ambang pendengaran secara sementara setelah adanya bising dan bersifat reversible. Hal ini dapat terjadi karena level suara, durasi pajanan, frekuensi yang diuji, usia, jenis kelamin, dll. Umumnya akan hilang setelah pemulihan ambang dengar selama 1–7 hari. Gangguan pendengaran permanen (permanent threshold shift) terjadi ketika seseorang telah mende-ngar bising berlebih dalam jangka waktu yang lama, sehingga mengalami ke-hilangan pendengaran yang bersifat permanen dan tidak dapat disembuh-kan (irreversible).
Gangguan pendengaran pada manusia dapat bersifat sementara dan perma-nen. Gangguan pendengaran sementara (temporary threshold shift) terjadi karena kenaikan nilai ambang pendengaran secara sementara setelah adanya bising dan bersifat reversible. Hal ini dapat terjadi karena level suara, durasi pajanan, frekuensi yang diuji, usia, jenis kelamin, dll. Umumnya akan hilang setelah pemulihan ambang dengar selama 1–7 hari. Gangguan pendengaran permanen (permanent threshold shift) terjadi ketika seseorang telah mende-ngar bising berlebih dalam jangka waktu yang lama, sehingga mengalami ke-hilangan pendengaran yang bersifat permanen dan tidak dapat disembuh-kan (irreversible).
Gangguan pendengaran dapat ditanggulangi dengan alat bantu dengar tuli. Alat bantu dengar sendiri terdiri dari sebuah mikrofon untuk menangkap su-ara, amplifier untuk meningkatkan volume suara, speaker untuk menghantar-kan suara yang volumenya telah dinaikkan. Selain itu dapat juga mengguna-kan pencangkokan koklea (implant koklea). Implant koklea dilakukan pada penderita tuli berat yang tidak dapat mendengar meskipun telah mengguna-kan alat bantu dengar. Alat ini dicangkokan dibawah kulit di belakang teli-nga. Alat ini terdiri dari sebuah mikrofon untuk menangkap suara sekitar, prosesor percakapan untuk memilih dan mengubah suara yang tertangkap mikrofon, sebuah transmitter dan stimulator/penerima untuk menerima si-nyal dari prosesor percakapan dan merubahnya menjadi gelombang listrik, dan elektroda untuk mengumpulkan gelombang dari stimulator dan mengi-rimnya ke otak.
B. Material akustik
1. Jenis-jenis material akustik absorber
Jenis-jenis material akustik absorber (penyerap suara) dapat dibedakan men-jadi empat, yaitu bahan porous, panel absorpsi, resonator, dan manusia (pakaian) juga benda di sekeliling ruangan.
Jenis-jenis material akustik absorber (penyerap suara) dapat dibedakan men-jadi empat, yaitu bahan porous, panel absorpsi, resonator, dan manusia (pakaian) juga benda di sekeliling ruangan.
a. Bahan porous, adalah bahan yang menyerap energi suara dengan mengu-bah energi suara menjadi energi panas dalam pori-pori lalu diserap. Contoh bahan porous antara lain busa, karpet, gorden, glasswool. Absoptivitas me-ningkat seiring dengan bertambahnya ketebalan material. Penyerapan pada frekuensi rendah dapat ditingkatkan dengan memasang material jauh dari dinding.
b. Panel absorpsi, terdiri dari tiga macam, yaitu:
• Panel langsung menempel pada tembok. Absorpsi nya kecil baik pada frekuensi tinggi maupun rendah
• Rongga antara panel dan tembok kosong. Dengan adanya rongga, karakte-ristik absorpsi berubah. Pada frekuensi rendah, koefisien absorpsi lebih besar daripada saat frekuensi tinggi
• Rongga antara panel dan tembok diisi glasswool. Pada frekuensi rendah, koefisien absorpsi semakin besar
• Panel langsung menempel pada tembok. Absorpsi nya kecil baik pada frekuensi tinggi maupun rendah
• Rongga antara panel dan tembok kosong. Dengan adanya rongga, karakte-ristik absorpsi berubah. Pada frekuensi rendah, koefisien absorpsi lebih besar daripada saat frekuensi tinggi
• Rongga antara panel dan tembok diisi glasswool. Pada frekuensi rendah, koefisien absorpsi semakin besar
c. Resonator
Resonator menyerap energi bunyi paling efisien dalam pita frekuensi sempit dekat resonansi. Peredaman berada dalam pita frekuensi sempit di dekat resonansi.
Resonator menyerap energi bunyi paling efisien dalam pita frekuensi sempit dekat resonansi. Peredaman berada dalam pita frekuensi sempit di dekat resonansi.
d. Manusia, pakaian, atau benda di sekeliling ruangan
Untuk faktor-faktor seperti manusia, pakaian, atau benda-benda di sekeliling ruangan, dapat dilihat dari koefisien absorpsi nya.
Untuk faktor-faktor seperti manusia, pakaian, atau benda-benda di sekeliling ruangan, dapat dilihat dari koefisien absorpsi nya.
2. Contoh aplikasi rekayasa material akustik
Dalam merancang suatu auditorium, terdapat beberapa syarat kondisi akus-tik, yaitu:
a. Tingkat tekanan suara cukup untuk semua tempat di dalam ruangan dan merata.
b. Waktu dengung optimal sesuai fungsi dan volume ruangan
c. Bebas dari cacat akustik (echo, konsentrasi suara, bayangan suara)
d. Bebas dari bising yang mengganggu dari luar maupun dari dalam ruangan
e. Jarak ke sumber suara sedekat mungkin
f. Letakkan sumber suara lebih tinggi dari audiens
g. Lantai meninggi pada bagian belakang
h. Sumber suara dikelilingi permukaan pantul
i. Langit-langit memiliki bentuk yang memantulkan ke seluruh audiens (memiliki sudut tertentu)
Dalam merancang suatu auditorium, terdapat beberapa syarat kondisi akus-tik, yaitu:
a. Tingkat tekanan suara cukup untuk semua tempat di dalam ruangan dan merata.
b. Waktu dengung optimal sesuai fungsi dan volume ruangan
c. Bebas dari cacat akustik (echo, konsentrasi suara, bayangan suara)
d. Bebas dari bising yang mengganggu dari luar maupun dari dalam ruangan
e. Jarak ke sumber suara sedekat mungkin
f. Letakkan sumber suara lebih tinggi dari audiens
g. Lantai meninggi pada bagian belakang
h. Sumber suara dikelilingi permukaan pantul
i. Langit-langit memiliki bentuk yang memantulkan ke seluruh audiens (memiliki sudut tertentu)
Untuk merekayasa material akustik, dapat dilakukan dengan mengubah ma-terial menjadi absorber atau reflektor sesuai fungsinya. Untuk kasus peman-tulan energi suara yang berlebihan sehingga mengganggu kejelasan suara ucapan, maka perlu dilakukan penggantian material akustik reflektor yang berlebihan menjadi absorber atau penambahan material absorber. Selain itu, pemantulan energi suara yang berlebihan dapat disebabkan karena terdapat cacat akustik.
Agar suara yang sampai ke audiens terdengar jelas, dapat dilakukan dengan membuat dinding di daerah panggung/sumber suara berbahan reflektor. Se-lain itu, langit-langit dibuat berbahan reflektor dengan sudut tertentu untuk merefleksikan gelombang suara dari sumber ke audiens secara merata. Pele-takkan kursi audiens dibuat berundak agar suara sampai ke audiens tidak ter-halang oleh audiens di depannya. Pada bagian dinding digunakan bahan re-flektor dan absorber agar suara yang datang dapat dipantulkan menuju au-diens, tetapi tidak dengan energi yang berlebihan. Lantai dan kursi audiens dibuat berbahan absorber agar suara dapat diserap.
Cacat akustik juga dapat mempengaruhi pemantulan energi suara yang berle-bihan. Untuk menanggulangi hal tersebut dapat dilakukan dengan membuat dinding tidak merata agar pantulan suara tersebar, dan pada dinding bagian belakang dibuat berbahan absorber.
C. Coincidence effect
Coincidence effect adalah efek yang disebabkan oleh frekuensi tinggi. Gelom-bang yang memiliki frekuensi tinggi menyebabkan gelombang berjalan longi-tudinal disepanjang dinding.
D. Karakteristik transmission loss
Berdasarkan frekuensi kerja, karakteristik transmission loss dapat dibagi menjadi tiga, yaitu stiffness control, mass control, dan damping control region.
1. Stiffness control region, yaitu karakteristik transmisi suara yang disebabkan karena adanya kekakuan material. Stiffness control terjadi untuk transmisi panel pada frekuensi yang rendah. Pada stiffness control region, suara akan mengalami penurunan sebesar 6 dB untuk setiap satu oktaf.
2. Damping control region, yaitu karakteristik transmisi suara yang dipengaruhi oleh coincidence effect. Damping control terjadi untuk transmisi panel pada frekuensi kritis.
3. Mass control region, yaitu karakteristik transmisi suara yang dipengaruhi oleh massa dari material. Mass control terjadi untuk transmisi panel pada frekuensi diatas frekuensi resonansi terendah. Pada mass control region, suara akan mengalami peningkatan sebesar 6 dB untuk setiap satu oktaf.
Berdasarkan konsep tentang karakteristik transmission loss diatas, kita dapat melakukan perancangan selubung ruangan. Untuk ruangan yang digunakan untuk kegiatan musik, dibutuhkan dominasi energi suara berfrekuensi ren-dah sehingga suara dari dalam ruangan tidak mengganggu dan terganggu daerah luar ruangan. Perancangan selubung dapat dilakukan dengan meng-gunakan material reflektor secara optimal agar suara yang terdengar sama pada semua tempat di dalam ruangan. Untuk menanggulangi kelebihan ener-gi pemantulan, dapat digunakan bahan absorber yang banyak untuk mence-gah suara yang berlebihan sehingga dapat diredam. Hal ini bertujuan agar suara musik yang berada di dalam ruangan terdengar merata ke seluruh rua-ngan dan tidak mengganggu dan terganggu oleh keadaan luar ruangan, sama halnya seperti perancangan auditorium.
Untuk ruangan yang digunakan untuk kegiatan percakapan, dominasi energi yang dibutuhkan tidak pada frekuensi serendah untuk ruangan musik. Pada ruangan ini diperlukan material reflektor pada dinding depan, dinding sam-ping, dan lanngit-langit depan. Pada dinding belakang, langit-langit bela-kang, dan lantai dapat menggunakan bahan absorber.
SUMBER
Kinsler, Lawrence E., dkk. 2000. Fundamentals of Acoustics 4th Edition. New York: John Wiley & Sons.
Ih, Jeong-Guon. 2018. Sound Reflection and Transmission at Discontinuities. Bandung. Institut Teknologi Bandung.
http://budisma.net/2015/05/fungsi-bagian-bagian-telinga-manusia.html
http://www.softilmu.com/2015/04/Pengertian-Bagian-Bagian-Telinga-Fungsi-adalah.html
Kinsler, Lawrence E., dkk. 2000. Fundamentals of Acoustics 4th Edition. New York: John Wiley & Sons.
Ih, Jeong-Guon. 2018. Sound Reflection and Transmission at Discontinuities. Bandung. Institut Teknologi Bandung.
http://budisma.net/2015/05/fungsi-bagian-bagian-telinga-manusia.html
http://www.softilmu.com/2015/04/Pengertian-Bagian-Bagian-Telinga-Fungsi-adalah.html
https://medium.com/@lauditant/mekanisme-pendengaran-pada-telinga-manusia-dan-perancangan-akustik-ruang-38ef8be8591d
0 Comments:
Posting Komentar