Sejarah dan Perbandingan Sistem Penilaian Kebisingan Akustik Bangunan

Penilaian kebisingan dalam ruangan (indoor noise rating) memiliki sejarah yang panjang. Evolusi ini diawali dengan perancangan instrumen yang mampu mengukur bunyi secara berulang. Diskriminasi frekuensi terhadap pengukuran bunyi pita oktaf (octave band) membuka jalan bagi kemajuan dalam memahami dampak kebisingan terhadap komunikasi dan pendengaran.

Metode-metode yang saat ini digunakan dalam literatur untuk penilaian kebisingan ruangan meliputi: Noise Criteria (NC), Preferred Noise Criteria (PNC), Room Criteria (RC), Balanced Noise Criteria (NCB), dan RC Mark II. Metode-metode ini dimaksudkan untuk mengakomodasi kompleksitas nada dan karakter temporal suara ke dalam deskriptor kuantitatif dan kualitatif. Berikut ini adalah beberapa metode yang telah dikembangkan dalam menentukan penilaian kebisingan.

1924 – Equal Loudness Contour (Kontur Kekerasan Setara)

Referensi paling awal mengenai Equal Loudness Contours berasal dari Fletcher dan Steinberg pada tahun 1924 (Kryter, 1985). Namun, sumber referensi Equal Loudness Contours yang paling terkenal berasal dari Fletcher dan Munson pada tahun 1933.

1949 – Pembobotan A, B, C, D (A, B, C, D Weighting)

Standar pembobotan ini pertama kali tercantum dalam ASA Standard Z24.3-1944 (Beranek, 1949 dan 1988). Dalam penggunaannya, pembobotan A dan C cukup familier. Hal ini berbeda dengan pembobotan B dan D yang masih jarang digunakan.

Pembobotan A dirancang untuk mencerminkan respons telinga manusia terhadap kebisingan. Sementara itu, pembobotan C memberikan penekanan lebih besar pada bunyi frekuensi rendah dibandingkan pembobotan A. Selain itu, pengukuran tekanan bunyi puncak (peak sound pressure) biasanya menggunakan pembobotan C.

1957 – Noise Criteria (NC)

menunjukkan kurva NC pertama yang dipublikasikan pada tahun 1957 (Beranek, 1957). Kurva ini menggunakan kurva equal loudness contour sebagai referensi. Kurva NC biasanya digunakan dengan metode tangensial dalam mengevaluasi spektrum tingkat tekanan bunyi. Penggunaan NC yang meluas kerap dikaitkan dengan manual yang diterbitkan oleh American Society of Heating, Ventilating, and Airconditioning Engineers (ASHRAE). Buku ini digunakan oleh sebagian besar insinyur mekanikal-elektrikal sebagai panduan dalam mendesain.

1971 – Preferred Noise Criteria (PNC)

Kurva Preferred Noise Criteria (PNC) yang dikembangkan pada tahun 1971 ditunjukkan pada Gambar 4. Kurva ini dipublikasikan setelah adanya evaluasi bahwa kurva NC tidak dapat digunakan untuk mengamati bunyi hiss (bunyi mendesis) dan rumble (bunyi menggemuruh). Berbeda dengan kurva NC, kurva ini lebih landai pada frekuensi rendah dan lebih curam pada frekuensi tinggi (Beranek, 1971). Meskipun kurva ini memiliki keseimbangan yang lebih baik antara bunyi frekuensi rendah, menengah, dan tinggi, pada kenyataannya kurva PNC memiliki rentang nilai yang lebih ketat pada frekuensi rendah. Akibatnya, untuk mengatasi kebisingan pada frekuensi rendah akan diperlukan pengendalian kebisingan yang lebih ekstensif. Hal ini biasanya sejalan dengan biaya konstruksi sistem mekanikal yang umumnya lebih tinggi dibandingkan bila menggunakan kurva NC. Selain itu, konsultan-konsultan berpengalaman menyatakan bahwa batas frekuensi rendah yang lebih rapat pada kurva PNC dinilai tidak perlu dan tidak praktis untuk diterapkan pada sebagian besar bangunan. Berdasarkan hal ini dan fakta bahwa kurva PNC tidak pernah dimasukkan ke dalam standar atau panduan praktis, kurva PNC tidak pernah digunakan secara luas.

1981 – Room Criteria (RC)

Dalam upaya untuk lebih memahami implikasi bentuk spektrum terhadap kesesuaian kebisingan latar (background noise) dalam bangunan yang dihasilkan oleh sistem mekanikal bangunan, ASHRAE melakukan survei kebisingan latar pada ruang-ruang bangunan pertengahan tahun 1970-an. Blazier menggunakan survei ini untuk mengembangkan metode guna mengevaluasi kesesuaian kebisingan latar pada ruang bangunan berdasarkan penggunaannya (Blazier, 1981). Hasil pengembangan ini menghasilkan seperangkat kurva Room Criteria (RC) yang lurus, dengan garis-garis paralel dan kemiringan konstan sebesar –5 dB/oktaf. Bentuk ini digambarkan sebagai netral secara persepsi (perceptual neutral), yaitu tidak memiliki nada dominan pada satu rentang frekuensi tertentu.

Metode RC melibatkan penentuan nilai rating RC dan deskriptor kualitas spektrum untuk menunjukkan ketidakseimbangan atau dominasi bunyi pada rentang frekuensi tertentu, yang menyebabkan spektrum bunyi tersebut dipersepsikan sebagai hiss atau rumble. Kurva RC dan metode untuk menilai spektrum bunyi suatu ruangan tercantum dalam American National Standard S12.2-1995, “Criteria for Evaluating Room Noise.”

Metode penilaian RC pertama kali diusulkan oleh Blazier (Blazier, 1981) dan kini telah distandardisasi dalam ANSI S12.2-1995, “Criteria for Evaluating Room Noise.” Gambar 5 menyajikan seperangkat kurva RC beserta spektrum tingkat tekanan bunyi yang tipikal. Kurva RC dimulai dari RC-25 hingga RC-50, dan dirancang untuk mencakup kebisingan latar tipikal dalam bangunan pada rentang frekuensi 16 Hz hingga 4000 Hz. Kurva RC memiliki garis-garis paralel yang konstan dengan kemiringan -5 dB per oktaf.

Bentuk ini didasarkan pada pengamatan Blazier yang diyakini merupakan bentuk rata-rata spektrum yang umum ditemukan pada bangunan-bangunan yang menjadi objek survei yang dilakukan oleh ASHRAE.

Penilaian spektrum tingkat tekanan bunyi ini mengikuti bentuk umum RC XX(YY), di mana XX adalah nilai rating RC dan YY adalah satu atau lebih deskriptor yang menunjukkan keseimbangan spektral sebagaimana dibahas di bawah ini. Penilaian spektrum tingkat tekanan bunyi menggunakan metode RC terdiri dari dua langkah, yaitu: Menentukan tingkat rata-rata frekuensi menengah (LMF) yang merupakan nilai rating RC itu sendiri, yang didefinisikan lebih lanjut sebagai: LMF = (L500 + L1000 + L2000)/3.

Langkah kedua adalah menentukan keseimbangan yang dipersepsikan antara bunyi frekuensi rendah dan tinggi. Bunyi dengan spektrum kaya frekuensi rendah (16 Hz hingga 500 Hz) didefinisikan sebagai bunyi “rumbly” (menggemuruh), sedangkan bunyi dengan spektrum kaya frekuensi tinggi (1000 Hz hingga 8000 Hz) didefinisikan sebagai bunyi “hissy” (mendesis).

Kriteria “rumble” ditunjukkan oleh kurva RC yang nilainya 5 dB lebih tinggi daripada kurva netral yang ditentukan dari LMF dan lurus pada frekuensi 16 Hz hingga 500 Hz. Jika tingkat bunyi pada frekuensi rendah melampaui kurva kriteria ini, maka spektrum tersebut dianggap merepresentasikan bunyi menggemuruh (rumbling), misalnya bunyi yang berasal dari kendaraan berat atau mesin pendingin yang sudah usang.

Kriteria “hiss” adalah kurva RC yang nilainya 3 dB lebih tinggi daripada kriteria netral dan membentang dari 1000 Hz hingga 4000 Hz. Spektrum bunyi yang nilainya melampaui kriteria ini akan dianggap sebagai bunyi mendesis (hissy), misalnya bunyi pipa air atau kebocoran udara.

Selain itu, kedua kurva kriteria ini memberikan kemungkinan bahwa bunyi frekuensi rendah akan menghasilkan bunyi berderak (rattling) yang terdengar pada elemen bangunan ringan seperti plafon gantung, perlengkapan pencahayaan, pintu, jendela, saluran udara (air duct), dan lain-lain. Pada Gambar 5, ditunjukkan adanya wilayah “moderately noticeable vibration” atau getaran yang dapat dirasakan dan cukup terdengar. Terdapat pula wilayah untuk “clearly noticeable vibration” atau getaran yang dapat dirasakan dan terdengar dengan jelas. Ada beberapa deskriptor YY yang dapat digunakan untuk menyatakan keseimbangan spektrum, di antaranya: Neutral (N), Rumble (R), Vibration (RV), atau Hiss (H).

Spektrum yang tidak melampaui kriteria rumble, hiss, atau vibrasi yang ditandai dapat dianggap “netral”, yang berarti spektrum tersebut memiliki keseimbangan yang relatif baik antara energi bunyi frekuensi rendah, menengah, dan tinggi. Spektrum ini kemudian diikuti dengan deskriptor kualitas (N). Sebagai contoh, dapat dilihat pada Gambar 5 di mana terdapat spektrum yang melampaui kurva kriteria “clearly noticeable vibration”, maka spektrum tersebut akan ditetapkan sebagai spektrum RC 46(RV).

1989 – Balanced Noise Criteria (NCB)

Kurva NCB memiliki profil yang membentang dari 16 Hz hingga 8000 Hz. Standar ANSI S12.2 mendefinisikan nilai untuk setiap kurva individu dari NCB-10 hingga NCB-65. Kurva NCB-0 didefinisikan sebagai ambang pendengaran (audibility threshold) untuk bunyi kontinu pada bidang difus. Kurva NCB diturunkan dengan prosedur yang berbeda dari prosedur yang digunakan untuk mendefinisikan kurva NC (Beranek, 1989).

Kurva NCB menggunakan nilai SIL (Speech Interference Level) yang diturunkan dari rata-rata empat frekuensi menengah-tinggi pita oktaf. Kurva NCB juga memenuhi uji interferensi yang sama dengan kurva NC, yaitu kekerasan bunyi pada frekuensi rendah tidak melebihi nilai SIL lebih dari 24 unit. Sama seperti rating RC, rating NCB berbentuk NCB XX(YY), di mana XX adalah nilai rating NCB dan YY adalah deskriptor keseimbangan spektral.

Sama seperti rating RC, terdapat dua langkah yang perlu dilakukan untuk menentukan nilai rating NCB: Menghitung Speech Interference Level (SIL) untuk spektrum yang sedang dievaluasi. SIL didefinisikan sebagai berikut: SIL = (L500 + L1000 + L2000 + L4000)/4.

Penilaian spektrum untuk menentukan rating NCB sama dengan nilai SIL yang dibulatkan ke desibel terdekat. Sebagai contoh, spektrum yang ditunjukkan pada Gambar 6 memiliki SIL sebesar 44 dB, sehingga spektrum tersebut didefinisikan sebagai NCB-44.

Menentukan keseimbangan yang dipersepsikan antara bunyi frekuensi rendah dan tinggi. Spektrum yang kaya frekuensi rendah (16 Hz hingga 500 Hz) didefinisikan sebagai “rumble”. Spektrum yang kaya frekuensi tinggi (1000 Hz hingga 8000 Hz) didefinisikan sebagai “hissy”.

Kriteria getaran yang cukup dan terlihat jelas yang telah dijelaskan sebelumnya juga digunakan dalam rating NCB. Sama seperti metode RC, spektrum apa pun yang ditemukan tidak melampaui kriteria rumble, hiss, atau vibrasi yang terlihat akan dianggap sebagai spektrum “netral”. Dalam kategori ini, spektrum tersebut memiliki keseimbangan yang relatif baik antara energi bunyi frekuensi rendah, menengah, dan tinggi.

Kriteria “rumble” didefinisikan sebagai kurva NCB yang nilainya 3 dB lebih tinggi daripada kurva netral yang ditentukan dari SIL, dan membentang antara 16 Hz dan 500 Hz. Gambar 6 menyajikan kurva kriteria “rumble” yang berkaitan dengan spektrum NCB-44. Perhatikan bahwa spektrum tersebut melampaui kriteria rumble NCB-47, sehingga spektrum yang ditampilkan akan dikarakterisasi sebagai “rumble”. Spektrum ini juga termasuk dalam kriteria “clearly noticeable vibration”.

Kriteria hiss sedikit lebih rumit untuk didefinisikan, sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 7. Kurva kriteria hiss adalah rata-rata aritmetik dari tiga nilai kurva NCB yang berpotongan dengan spektrum pada 125, 250, dan 500 Hz—dalam hal ini NCB-49. Perhatikan bahwa spektrum tersebut tidak berada di atas kurva kriteria hiss NCB-49, sehingga spektrum tersebut bukan “hissy”.

1997 – Room Criteria (RC) Mark II

Metode rating ini serupa dengan metode rating RC, di mana nilai LMF digunakan untuk menghitung nilai rating. Namun, ada beberapa hal yang membedakan metode ini dengan metode rating RC, khususnya dalam dua aspek. Pertama, kurva RC yang digunakan dalam metode RC Mark II sedikit berbeda; pada frekuensi 16 Hz-31 Hz kurvanya datar dan tidak miring, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 8.

Kedua, metode rating RC Mark II berbeda dalam cara menghitung karakteristik kualitatif bunyi. Metode baru ini menggunakan dua besaran baru untuk menghitung karakteristik kualitatif bunyi, yaitu “energy mean spectral deviation factor” dan “quality rating index”. Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 8, metode rating RC Mark II membagi rentang frekuensi yang dapat didengar menjadi tiga wilayah—rendah (16-63 Hz), menengah (125-500 Hz), dan tinggi (1000-4000 Hz). Bunyi berlebih pada rentang ini masing-masing dipersepsikan sebagai “rumble”, “roar”, dan “hiss”.

Metode rating kualitatif RC Mark II dapat dibagi menjadi tiga langkah sebagai berikut:

Menentukan rating RC menggunakan LMF sebagaimana telah dibahas sebelumnya.

Menghitung deviasi spektral rata-rata dari energi pada masing-masing tiga wilayah frekuensi yang telah disebutkan sebelumnya. Berikut adalah rinciannya: Di mana nilai Lf adalah selisih antara nilai spektrum dan nilai kurva RC pada frekuensi tersebut.

Menentukan Quality Assessment Index (QAI). QAI adalah selisih antara deviasi spektral rata-rata energi tertinggi dan terendah.

Jika QAI kurang dari atau sama dengan 5 dB, spektrum tersebut dianggap netral, yaitu menunjukkan keseimbangan yang baik antara rentang frekuensi rendah, menengah, dan tinggi. Dengan demikian, deskriptor kualitatif yang mengikuti peringkat RC adalah (N).

Jika QAI lebih besar dari 5 dB, maka deskriptor kualitatif akan ditentukan oleh deviasi spektral rata-rata energi maksimum dan dinyatakan sebagai (LF), (MF), atau (HF).

Jika spektrum melampaui kriteria moderat atau terlihat jelas, deskriptor kualitatif (LVA) atau (LVB) juga akan digunakan. Ada kemungkinan diperlukan dua deskriptor, yaitu salah satu dari (N), (LF), (MF), atau (HF) dan salah satu dari (LVA) atau (LVB).

Selain rating RC Mark II, Blazier juga menyediakan cara untuk menentukan bagaimana penghuni suatu ruangan mungkin merespons spektrum tertentu. Respons subjektif penghuni ditunjukkan sebagai: “dapat diterima” (acceptable), “marjinal” (marginal), dan “tidak menyenangkan” (unpleasant). Respons ini mempertimbangkan bahwa rating RC (yaitu LMF) konsisten dengan rekomendasi untuk rating tersebut berdasarkan penggunaan ruang. Respons subjektif disajikan pada Tabel 1 (Blazier, 1997). Tabel 1. Interpretasi rating RC Mark II dengan asumsi spektrum yang sesuai untuk penggunaan ruang.

Deskriptor Kualitas Suara. Persepsi Subjektif. QAI. Respon Subjektif Manusia.

(N) Neutral: Seimbang, tidak ada frekuensi yang dominan. QAI ≤ 5 dB (L16, L31.5 ≤ 65 dB): Dapat Diterima. QAI ≤ 5 dB (L16, L31.5 > 65 dB): Marjinal.

(LF) Rumble: Suara frekuensi rendah lebih dominan (16-63 Hz). 5 dB 10 dB: Tidak menyenangkan.

(LFVA) Rumble, Getaran permukaan yang terlihat jelas: Suara frekuensi rendah lebih dominan (16-63 Hz). QAI ≤ 5 dB (L16, L31.5 ≤ 75 dB): Dapat diterima. 5 dB 10 dB: Tidak menyenangkan.

(LFVB) Rumble, Getaran permukaan yang cukup terasa: Suara frekuensi rendah lebih dominan (16-63 Hz). QAI ≤ 5 dB (L16, L31.5 > 65 dB): Marjinal. 5 dB 10 dB: Tidak menyenangkan.

MF (Roar): Suara frekuensi tengah lebih dominan (125-500 Hz). 5 dB 10 dB: Tidak menyenangkan.

HF (Hiss): Suara frekuensi tinggi lebih dominan (1000-4000 Hz). 5 dB 10 dB: Tidak menyenangkan.

Dari sekian banyak metode penilaian kebisingan ruangan yang telah dikembangkan, saat ini terdapat 4 metode yang paling sering digunakan oleh para praktisi dalam proses desain, yaitu Noise Criteria (NC), Balanced Noise Criteria (NCB), serta Room Criteria (RC) dan RC Mark II. Kurva NC yang dikembangkan lebih awal, lebih banyak digunakan dan telah distandardisasi melalui literatur teknis. Sementara itu, kurva RC dan NCB didefinisikan dalam standar Amerika, dalam hal ini ANSI S12.2 (ANSI, 1995).

Kedua metode ini menyediakan cara untuk menilai spektrum berdasarkan rata-rata aritmetik pita oktaf tingkat bunyi, sebagaimana telah dibahas sebelumnya, yang didefinisikan oleh parameter LMF dan SIL. Selain itu, kedua metode ini memiliki deskriptor kualitatif yang menunjukkan keseimbangan spektrum yang dipersepsikan antara frekuensi rendah dan tinggi. Metode RC Mark II merupakan pengembangan lebih lanjut dari metode RC dan menggunakan kurva yang hampir identik dengan kurva RC yang didefinisikan dalam ANSI S12.2. Rating RC Mark II sangat berbeda dari metode RC karena mendeskripsikan kualitas spektrum dengan deskriptor yang jauh lebih komprehensif.

Referensi

[1] ANSI Criteria for Evaluating Room Noise, ANSI Standard, S12.2, 1995.
[2] ASHRAE Fundamental Handbook, ASHRAE Handbook, Chapter 48, 2001.
[3] Leo L. Beranek, Ed. 1, Acoustics. New York: McGraw-Hill Book Company, 1954.
[4] Gregory C. Tocci, “Room Noise Criteria—The State of the Art in the Year 2000.” Current Issues in Noise News International, vol. 8, no. 3, September, 2000.
[5] Blazier Jr., Warren E., “Revised Noise Criteria for Application in the Acoustical Design and Rating of HVAC Systems,” Noise Control Engineering Journal, pp 64-73, 1981.
[6] Blazier Jr., Warren E., “RC Mark II: A refined procedure for rating the noise of heating, ventilating, and air-conditioning (HVAC) systems in buildings” Noise Control Engineering Journal, vol. 445, pp 243-250, 1997.