Bagaimana Perasaan Stereo Saat Mendengarkan Terbentuk?
1 Konsep Suara Stereo
Stereo adalah konsep geometris, mengacu pada benda yang menempati posisi dalam ruang tiga dimensi. Lalu, apakah suara juga stereo? Secara analogi, jawabannya bisa ya. Karena sumber suara memiliki posisi ruang yang pasti, suara memiliki asal arah yang pasti, dan pendengaran manusia memiliki kemampuan untuk membedakan arah sumber suara; terutama ketika beberapa sumber suara bersuara bersamaan, orang dapat merasakan distribusi kelompok suara dalam ruang melalui pendengaran. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa suara itu "stereo". Namun, pernyataan yang lebih tepat seharusnya: "Suara asli adalah stereo." Karena ketika suara direkam, diperkuat, dan kemudian diputar ulang, semua suara mungkin keluar dari satu speaker yang sama, suara hasil putar ulang ini tidak lagi stereo. Saat itu, karena berbagai suara berasal dari satu speaker yang sama, rasa ruang asli -- terutama rasa distribusi spasial kelompok suara -- juga menghilang. Suara hasil putar ulang ini disebut "mono" (Mono). Jika sistem pemutaran ulang dapat memulihkan rasa ruang suara asli sampai batas tertentu, maka suara hasil putar ulang itu disebut "stereo" (Stereo). Karena suara asli sudah jelas "stereo", istilah stereo secara khusus mengacu pada suara hasil putar ulang yang memiliki semacam rasa ruang (atau arah).
2 Efek Binaural (Telinga Ganda)
Untuk memulihkan rasa ruang dalam suara hasil putar ulang, pertama-tama perlu dipahami mengapa sistem pendengaran manusia memiliki kemampuan membedakan arah sumber suara. Penelitian menemukan bahwa ini terutama karena manusia memiliki dua telinga, bukan hanya satu.
Telinga tumbuh di kedua sisi tengkorak, tidak hanya berjarak dalam ruang, tetapi juga terhalang oleh tengkorak, sehingga suara yang diterima kedua telinga mungkin memiliki berbagai perbedaan. Berdasarkan perbedaan-perbedaan inilah, manusia dapat membedakan posisi sumber suara dalam ruang. Perbedaan-perbedaan utama tersebut adalah:
（1）Perbedaan Waktu Tiba Suara di Kedua Telinga
Karena ada jarak tertentu antara telinga kiri dan kanan, kecuali suara yang datang tepat dari depan atau belakang, suara dari arah lain akan tiba di kedua telinga secara berurutan, sehingga menimbulkan perbedaan waktu. Jika sumber suara condong ke kanan, suara pasti tiba di telinga kanan lebih dulu baru kemudian ke kiri; sebaliknya, pasti tiba di telinga kiri lebih dulu baru ke kanan. Semakin condong sumber suara ke satu sisi, semakin besar perbedaan waktunya. Eksperimen membuktikan, jika perbedaan waktu saat mendengarkan dengan dua telinga dibuat secara buatan, dapat menimbulkan ilusi sumber suara condong. Ketika perbedaan waktu mencapai sekitar 0,6 ms, suara terasa sepenuhnya berasal dari satu sisi.
（2）Perbedaan Tingkat Suara yang Tiba di Kedua Telinga
Meskipun jarak antara kedua telinga tidak jauh, tetapi karena penghalang tengkorak terhadap suara, tingkat suara yang tiba di kedua telinga mungkin berbeda. Sisi yang lebih dekat dengan sumber suara tingkat suaranya lebih besar, sedangkan sisi lainnya lebih kecil. Eksperimen membuktikan, perbedaan tingkat suara maksimum bisa mencapai sekitar 25dB.
（3）Perbedaan Fase Suara yang Tiba di Kedua Telinga
Seperti diketahui, suara merambat dalam bentuk gelombang, dan fase gelombang suara berbeda pada posisi ruang yang berbeda (kecuali jaraknya tepat satu panjang gelombang). Karena kedua telinga berjarak dalam ruang, fase gelombang suara saat tiba di kedua telinga mungkin berbeda. Gendang telinga di dalam telinga bergetar mengikuti gelombang suara, perbedaan fase getaran ini juga menjadi faktor untuk menentukan arah sumber suara. Eksperimen membuktikan, meskipun tingkat suara dan waktu tiba suara di kedua telinga sama, hanya dengan mengubah fasenya, kita akan merasakan perbedaan besar pada arah sumber suara.
（4）Perbedaan Warna Suara yang Tiba di Kedua Telinga
Jika gelombang suara datang dari arah tertentu di sebelah kanan, ia harus melewati bagian-bagian kepala tertentu untuk mencapai telinga kiri. Diketahui bahwa kemampuan difraksi gelombang berhubungan dengan rasio panjang gelombang terhadap ukuran penghalang. Diameter kepala manusia sekitar 20cm, setara dengan panjang gelombang suara 1.700Hz di udara, sehingga kepala memiliki efek penyembunyian (masking) terhadap komponen suara di atas seribu Hertz. Artinya, kemampuan setiap komponen dalam satu suara yang sama untuk melewati kepala berbeda-beda, komponen frekuensi yang lebih tinggi mengalami pelemahan yang lebih besar. Dengan demikian, warna suara yang didengar telinga kiri berbeda dengan yang didengar telinga kanan, menjadi dasar bagi manusia untuk menilai arah sumber suara.
（5）Perbedaan antara Suara Langsung dan Kelompok Suara Pantulan yang Berkelanjutan
Suara yang dikeluarkan oleh sumber suara, selain suara langsung yang mencapai kedua telinga kita, juga akan dipantulkan oleh hambatan di sekitarnya satu atau beberapa kali, membentuk kelompok suara pantulan yang tiba di kedua telinga kita secara berurutan. Oleh karena itu, perbedaan antara suara langsung dan kelompok suara pantulan juga akan memberikan informasi tentang distribusi spasial sumber suara.
（6）Perbedaan yang Disebabkan oleh Bentuk Daun Telinga (Pinna)
Daun telinga menghadap ke depan, jelas dapat membantu manusia membedakan depan dan belakang. Di sisi lain, bentuk daun telinga sangat halus, suara yang datang dari arah yang berbeda akan menghasilkan efek kompleks di dalamnya, pasti juga memberikan informasi arah tertentu.
Praktik membuktikan, dari berbagai perbedaan di atas, perbedaan tingkat suara, waktu, dan fase memiliki pengaruh terbesar pada penentuan posisi pendengaran. Namun, dalam kondisi yang berbeda, perannya juga tidak sama. Secara umum, pada pita frekuensi rendah dan menengah audio, perbedaan fase berperan lebih besar; pada pita menengah dan tinggi, perbedaan tingkat suara berperan utama. Untuk suara impulsif (transient), perbedaan waktu berperan sangat signifikan. Dalam penentuan posisi vertikal, bentuk daun telinga lebih penting. Sebenarnya, efek binaural bersifat komprehensif, sistem pendengaran manusia seharusnya membuat keputusan tentang arah sumber suara berdasarkan efek komprehensif.
Secara kebetulan, sistem pendengaran manusia, selain memiliki sensasi kenyaringan (loudness), warna nada (timbre), arah (directional), juga memiliki banyak efek lainnya. Salah satu yang berhubungan erat dengan kuliah kita selanjutnya adalah "Efek Precedence" (juga disebut "Efek Haas"). Dari eksperimen diketahui, ketika dua suara identik, salah satunya mengalami penundaan waktu (delay), tiba di kedua telinga manusia secara berurutan, jika waktu tundanya dalam 30ms, maka manusia tidak akan merasakan keberadaan suara yang tertunda, hanya dapat merasakan perubahan warna nada dan kenyaringan. Tetapi jika penundaannya terlalu lama, situasinya akan berbeda. Seperti diketahui, ketika perbedaan waktu antara dua suara yang tiba berurutan melebihi 50ms-60ms (setara dengan perbedaan jarak tempuh suara lebih dari 17m), pendengar dapat merasakannya.
Stereo adalah konsep geometris, mengacu pada benda yang menempati posisi dalam ruang tiga dimensi. Lalu, apakah suara juga stereo? Secara analogi, jawabannya bisa ya. Karena sumber suara memiliki posisi ruang yang pasti, suara memiliki asal arah yang pasti, dan pendengaran manusia memiliki kemampuan untuk membedakan arah sumber suara; terutama ketika beberapa sumber suara bersuara bersamaan, orang dapat merasakan distribusi kelompok suara dalam ruang melalui pendengaran. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa suara itu "stereo". Namun, pernyataan yang lebih tepat seharusnya: "Suara asli adalah stereo." Karena ketika suara direkam, diperkuat, dan kemudian diputar ulang, semua suara mungkin keluar dari satu speaker yang sama, suara hasil putar ulang ini tidak lagi stereo. Saat itu, karena berbagai suara berasal dari satu speaker yang sama, rasa ruang asli -- terutama rasa distribusi spasial kelompok suara -- juga menghilang. Suara hasil putar ulang ini disebut "mono" (Mono). Jika sistem pemutaran ulang dapat memulihkan rasa ruang suara asli sampai batas tertentu, maka suara hasil putar ulang itu disebut "stereo" (Stereo). Karena suara asli sudah jelas "stereo", istilah stereo secara khusus mengacu pada suara hasil putar ulang yang memiliki semacam rasa ruang (atau arah).
2 Efek Binaural (Telinga Ganda)
Untuk memulihkan rasa ruang dalam suara hasil putar ulang, pertama-tama perlu dipahami mengapa sistem pendengaran manusia memiliki kemampuan membedakan arah sumber suara. Penelitian menemukan bahwa ini terutama karena manusia memiliki dua telinga, bukan hanya satu.
Telinga tumbuh di kedua sisi tengkorak, tidak hanya berjarak dalam ruang, tetapi juga terhalang oleh tengkorak, sehingga suara yang diterima kedua telinga mungkin memiliki berbagai perbedaan. Berdasarkan perbedaan-perbedaan inilah, manusia dapat membedakan posisi sumber suara dalam ruang. Perbedaan-perbedaan utama tersebut adalah:
（1）Perbedaan Waktu Tiba Suara di Kedua Telinga
Karena ada jarak tertentu antara telinga kiri dan kanan, kecuali suara yang datang tepat dari depan atau belakang, suara dari arah lain akan tiba di kedua telinga secara berurutan, sehingga menimbulkan perbedaan waktu. Jika sumber suara condong ke kanan, suara pasti tiba di telinga kanan lebih dulu baru kemudian ke kiri; sebaliknya, pasti tiba di telinga kiri lebih dulu baru ke kanan. Semakin condong sumber suara ke satu sisi, semakin besar perbedaan waktunya. Eksperimen membuktikan, jika perbedaan waktu saat mendengarkan dengan dua telinga dibuat secara buatan, dapat menimbulkan ilusi sumber suara condong. Ketika perbedaan waktu mencapai sekitar 0,6 ms, suara terasa sepenuhnya berasal dari satu sisi.
（2）Perbedaan Tingkat Suara yang Tiba di Kedua Telinga
Meskipun jarak antara kedua telinga tidak jauh, tetapi karena penghalang tengkorak terhadap suara, tingkat suara yang tiba di kedua telinga mungkin berbeda. Sisi yang lebih dekat dengan sumber suara tingkat suaranya lebih besar, sedangkan sisi lainnya lebih kecil. Eksperimen membuktikan, perbedaan tingkat suara maksimum bisa mencapai sekitar 25dB.
（3）Perbedaan Fase Suara yang Tiba di Kedua Telinga
Seperti diketahui, suara merambat dalam bentuk gelombang, dan fase gelombang suara berbeda pada posisi ruang yang berbeda (kecuali jaraknya tepat satu panjang gelombang). Karena kedua telinga berjarak dalam ruang, fase gelombang suara saat tiba di kedua telinga mungkin berbeda. Gendang telinga di dalam telinga bergetar mengikuti gelombang suara, perbedaan fase getaran ini juga menjadi faktor untuk menentukan arah sumber suara. Eksperimen membuktikan, meskipun tingkat suara dan waktu tiba suara di kedua telinga sama, hanya dengan mengubah fasenya, kita akan merasakan perbedaan besar pada arah sumber suara.
（4）Perbedaan Warna Suara yang Tiba di Kedua Telinga
Jika gelombang suara datang dari arah tertentu di sebelah kanan, ia harus melewati bagian-bagian kepala tertentu untuk mencapai telinga kiri. Diketahui bahwa kemampuan difraksi gelombang berhubungan dengan rasio panjang gelombang terhadap ukuran penghalang. Diameter kepala manusia sekitar 20cm, setara dengan panjang gelombang suara 1.700Hz di udara, sehingga kepala memiliki efek penyembunyian (masking) terhadap komponen suara di atas seribu Hertz. Artinya, kemampuan setiap komponen dalam satu suara yang sama untuk melewati kepala berbeda-beda, komponen frekuensi yang lebih tinggi mengalami pelemahan yang lebih besar. Dengan demikian, warna suara yang didengar telinga kiri berbeda dengan yang didengar telinga kanan, menjadi dasar bagi manusia untuk menilai arah sumber suara.
（5）Perbedaan antara Suara Langsung dan Kelompok Suara Pantulan yang Berkelanjutan
Suara yang dikeluarkan oleh sumber suara, selain suara langsung yang mencapai kedua telinga kita, juga akan dipantulkan oleh hambatan di sekitarnya satu atau beberapa kali, membentuk kelompok suara pantulan yang tiba di kedua telinga kita secara berurutan. Oleh karena itu, perbedaan antara suara langsung dan kelompok suara pantulan juga akan memberikan informasi tentang distribusi spasial sumber suara.
（6）Perbedaan yang Disebabkan oleh Bentuk Daun Telinga (Pinna)
Daun telinga menghadap ke depan, jelas dapat membantu manusia membedakan depan dan belakang. Di sisi lain, bentuk daun telinga sangat halus, suara yang datang dari arah yang berbeda akan menghasilkan efek kompleks di dalamnya, pasti juga memberikan informasi arah tertentu.
Praktik membuktikan, dari berbagai perbedaan di atas, perbedaan tingkat suara, waktu, dan fase memiliki pengaruh terbesar pada penentuan posisi pendengaran. Namun, dalam kondisi yang berbeda, perannya juga tidak sama. Secara umum, pada pita frekuensi rendah dan menengah audio, perbedaan fase berperan lebih besar; pada pita menengah dan tinggi, perbedaan tingkat suara berperan utama. Untuk suara impulsif (transient), perbedaan waktu berperan sangat signifikan. Dalam penentuan posisi vertikal, bentuk daun telinga lebih penting. Sebenarnya, efek binaural bersifat komprehensif, sistem pendengaran manusia seharusnya membuat keputusan tentang arah sumber suara berdasarkan efek komprehensif.
Secara kebetulan, sistem pendengaran manusia, selain memiliki sensasi kenyaringan (loudness), warna nada (timbre), arah (directional), juga memiliki banyak efek lainnya. Salah satu yang berhubungan erat dengan kuliah kita selanjutnya adalah "Efek Precedence" (juga disebut "Efek Haas"). Dari eksperimen diketahui, ketika dua suara identik, salah satunya mengalami penundaan waktu (delay), tiba di kedua telinga manusia secara berurutan, jika waktu tundanya dalam 30ms, maka manusia tidak akan merasakan keberadaan suara yang tertunda, hanya dapat merasakan perubahan warna nada dan kenyaringan. Tetapi jika penundaannya terlalu lama, situasinya akan berbeda. Seperti diketahui, ketika perbedaan waktu antara dua suara yang tiba berurutan melebihi 50ms-60ms (setara dengan perbedaan jarak tempuh suara lebih dari 17m), pendengar dapat merasakannya.