Pelajaran 2: Sound Pressure Level (SPL) — Cara Mengukur Tingkat Kebisingan

Bagian dari seri pelajaran Acoustics 101 oleh ALTA Integra.

Setelah memahami apa itu kebisingan latar belakang, langkah berikutnya adalah memahami bagaimana kita mengukurnya. Kita terbiasa menggambarkan kenyaringan suara dengan istilah kualitatif seperti "keras" atau "tenang" — tetapi bayangkan betapa membingungkannya jika seorang teman bilang mesin cucinya berbunyi derit yang "keras" saat berputar. Masalahnya bukan karena ia tidak bisa memakai angka, melainkan karena tidak ada acuan yang jelas untuk dibandingkan. Karena itulah para ilmuwan dan insinyur memperkenalkan besaran yang lebih objektif: tingkat tekanan suara atau Sound Pressure Level (SPL). Perlu diingat, SPL semata belum mewakili persepsi psikoakustik kita tentang kenyaringan — ia lebih menggambarkan kekuatan fisik tekanan suara, yaitu angka yang muncul di layar alat ukur.

Apa Itu Sound Pressure Level (SPL)?

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan dibagi luas tempat gaya itu didistribusikan secara tegak lurus. Dalam Sistem Satuan Internasional (SI), gaya dinyatakan dalam newton (N) dan luas dalam meter persegi (m²), sehingga satuan SI untuk tekanan adalah N/m², yang disebut pascal (Pa) — diambil dari nama fisikawan Prancis, Blaise Pascal.

Ambang pendengaran telinga manusia pada frekuensi 1.000 Hertz (Hz) setara dengan tekanan suara 0,00002 Pa, angka yang ditetapkan setelah penelitian ilmiah yang menggabungkan ribuan pengukuran dari berbagai usia, jenis kelamin, dan kelompok ras. Sementara itu, tekanan suara tertinggi sebelum telinga manusia merasakan sakit adalah 20 Pa.

Mengapa Pascal Diubah Menjadi Desibel?

Menyatakan besaran tekanan suara dari 0,00002 Pa hingga 20 Pa akan merepotkan kebanyakan orang, sehingga para ilmuwan mencari besaran baru yang lebih sederhana. Prosesnya melalui tiga langkah:

Pertama, tekanan suara (Pa) diubah menjadi intensitas suara (W/m²) — tekanan 20 Pa di udara setara dengan intensitas suara 1 W/m². Karena intensitas suara sebanding dengan kuadrat tekanannya, intensitas pada tekanan lain dapat diturunkan. Eksponen intensitas suara untuk 20 Pa dan 0,00002 Pa berturut-turut adalah 0 dan −12; agar tidak memiliki nilai negatif, intensitas pada ambang pendengaran dijadikan nilai acuan.

Kedua, setiap intensitas suara dibagi dengan nilai acuan ini untuk mendapatkan rasio intensitas, sehingga rentang eksponennya menjadi 0 hingga 12 — masih terlalu sempit untuk dihubungkan dengan persepsi kenyaringan manusia.

Ketiga, setiap nilai eksponen dikalikan 10 (deci dalam bahasa Latin), menghasilkan rentang 0 hingga 120 yang lebih relevan dengan persepsi manusia — kenaikan sebesar 3 poin sudah mulai terasa berbeda oleh telinga. Besaran baru ini disebut tingkat tekanan suara, dengan satuan bel (dari nama Alexander Graham Bell, penemu telepon praktis pertama) — atau lebih tepatnya desibel (dB), skala logaritmik yang kita gunakan hingga kini.

SPL dan Persepsi Manusia Terhadap Kenyaringan

SPL dan kenyaringan adalah dua besaran berbeda meski berkorelasi kuat. Kenyaringan lebih menggambarkan bagaimana telinga manusia mempersepsikan kekuatan tekanan suara, dan di sinilah letak keunikannya: jika kebisingan 60 dB memiliki kenyaringan yang sama di semua frekuensi, kurvanya akan berupa garis lurus. Pada kenyataannya tidak demikian — tingkat tekanan suara 1.000 Hz akan terdengar berbeda kenyaringannya dibanding 20 Hz.

Perkiraan kenyaringan pada berbagai frekuensi ini digambarkan oleh kontur kenyaringan yang sama (equal-loudness contours), versi modern dari kurva Fletcher-Munson yang tercantum dalam standar ISO 226. Sebagai contoh, kebisingan 60 dB pada 1.000 Hz memiliki kenyaringan yang sama dengan kebisingan 78 dB pada 100 Hz, dan 55 dB pada 3.000 Hz — bukti bahwa SPL yang sama tidak selalu terdengar sama kerasnya di frekuensi berbeda.

Dua hal penting untuk diingat: pertama, SPL dapat digunakan untuk mengukur suara apa pun, termasuk kebisingan. Kedua, tingkat tekanan suara yang sama dapat memiliki kenyaringan yang berbeda pada frekuensi yang berbeda pula — konsep yang akan kembali dibahas saat kita masuk ke Kriteria Kebisingan (NC) pada pelajaran berikutnya.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa itu Sound Pressure Level (SPL)?
SPL adalah besaran objektif yang menyatakan kekuatan fisik tekanan suara dalam skala logaritmik berskala desibel (dB), berbeda dari istilah kualitatif seperti "keras" atau "tenang".

Mengapa satuannya desibel, bukan pascal langsung?
Karena rentang tekanan suara yang bisa didengar manusia sangat lebar (0,00002 Pa hingga 20 Pa), sehingga para ilmuwan mengubahnya menjadi skala logaritmik 0–120 dalam desibel agar lebih mudah dipahami dan lebih relevan dengan persepsi manusia.

Apakah SPL sama dengan kenyaringan (loudness)?
Tidak persis sama. SPL mengukur kekuatan fisik tekanan suara, sedangkan kenyaringan menggambarkan bagaimana telinga manusia mempersepsikan kekuatan itu — keduanya berkorelasi kuat tetapi bukan besaran yang identik.

Mengapa bunyi dengan SPL sama bisa terdengar berbeda kerasnya?
Karena telinga manusia tidak sensitif secara merata di semua frekuensi. Kontur kenyaringan yang sama (equal-loudness contours) dalam ISO 226 menunjukkan bahwa SPL yang sama pada frekuensi berbeda dapat menghasilkan kenyaringan yang berbeda pula.

Berapa ambang pendengaran dan ambang rasa sakit manusia dalam Pa?
Ambang pendengaran pada 1.000 Hz adalah 0,00002 Pa, sedangkan ambang rasa sakit adalah 20 Pa — rentang inilah yang mendasari mengapa skala desibel logaritmik diciptakan.

Tautan internal yang disarankan: Pelajaran 1: Kebisingan Latar Belakang — Mengapa Ini Masalah Serius?, Pelajaran 3: Kriteria Kebisingan (NC): Standar Peringkat Kebisingan Latar Belakang, Pelajaran 4: Kebisingan Struktur dan Kebisingan Udara di Bangunan, Pelajaran 5: Indeks dan Peringkat Kinerja Kontrol Kebisingan, Pelajaran 6: Perilaku Bunyi di Ruangan: Refleksi, Absorpsi, dan Difusi, Pelajaran 7: Reverberasi dan Gema — Bagaimana Bunyi Meluruh di Ruangan.