Designing Sound

Analysis
431
SIDE
ABOVE
FRONT
Flow
Raised level
Turbulence
Disturbance
CW Vortex
Disturbance point
CCW Vortex
Cavity
Cavity
Figure 36.2
Formation of cavities by an impedance such as a rock.
where one event begins or another one ends, so we hear an unbroken stream of
short events happening on top of each other as if they were one.
Let’s reason by considering two limiting conditions. What is the most com-
plex imaginable sound of water? The answer is the sea on a stormy day, or
maybe the sound of a vast waterfall. What does this sound like? It sounds a lot
like pure white noise, a spectrum so dense and expansive that no single event
can be heard within it. On the other hand, what is the simplest sound we can
associate with water? It is the bubble we created in an earlier exercise, a single
event producing an almost pure sine wave. Now, this gives a clue. It would be
fatuous to say that the sound of running water lies somewhere between a sine
wave and noise, because all sounds do, but it isn’t without merit to say that
the mechanism of running water is somehow connected to the composition of
thousands of droplet- or bubble-like sounds all together. These are whistles and
pops of air trapped inside cavities formed under turbulence.
Looking at the features of figure 36.1 should confirm this. A spectrogram
of running water looks remarkably like an artistic impression of running water.
There appear to be waves. Sometimes they disappear from view or are obscured
beneath other waves that cross them. Each is a narrow band of frequencies

---

432
Running Water
caused by trapped air singing in a cavity. Each trace in the ensemble of over-
lapping lines is presumably a single resonating cavity. As with bubbles, the
cavity is diminishing in time, so the spectrogram lines tend to rise as the fre-
quency increases. But unlike bubbles they don’t move cleanly in one direction;
they wobble and distort, sometimes falling and rising again as they decay away.
Model
Our model will produce an ensemble of gradually rising sine waves that wobble
at a low frequency. Their behaviour will be random, but constrained to behave
in a distribution appropriate for water. We will need many of them layered
together to generate the correct effect.
Method
The sonic properties described above lend themselves well to granular synthe-
sis. However, the implementation we are going to build is not strictly granular
synthesis in the commonly understood sense. The term “granular” applies well
to the model, but not necessarily to the implementation. We won’t use lookup
tables or fixed envelope functions as with orthodox granular synthesis. So, when
we say “running water is a granular sound,” that doesn’t imply that we must
use a particular implementation or technique to produce it; in fact it would be
rather inefficient to do so. We will design an algorithm that takes the inher-
ent properties of properly distributed noise and applies this to the pitch and
amplitude characteristics of another source. Technically we might call this a
modulation method, a mixture of AM and FM using noise. As you will see, it’s
really a development of the bubble patch, with a few efficient tricks to make it
compact. Let’s develop it in a few steps to make the reasoning clearer.