Designing Sound

DSP Implementation
583
Figure 52.3
Parallel band-pass comb filter.
In figure 52.3 we see how to model the vocal tract. Unlike a human tract
where we want individual formant control, this one contains a bunch of filters
that behave like a comb filter. The spacing between them, the total frequency
range covered, and the overall resonance are all controllable via inlets. This
seems to work well even though
objects don’t change their centre frequency
nicely when using message domain control. A few clicks are heard, but rarely. If
you aren’t satisfied with this then experiment with changing them to
units
and adding some more smoothing on the frequency controls, or try a variable
delay-based comb filter instead.
Some way of providing articulation is needed, so figure 52.4 is an envelope
that gives a warped half-cosine cycle where you can adjust the rise and fall sides
separately. The line scans a quarter of the cosine function, so we need a
π/
2
multiplier, then turns around and reverses back to zero. Rise and fall times are
stored in the
objects and the balance between rise and fall time is used to
scale them. We don’t want the output to sit on zero, so rather than give offsets
to every parameter we add 0
.
25 here before output.
Combining the cords’ pulse source, tract comb resonator, and articulation
envelope with some controls we arrive at figure 52.5. Controls are given to set
pulse width, ripple, pulse frequency base and excursion, pulse noise, tract res-
onance, length characteristics, duration, and rise/fall for the articulator. It can
produce some interesting sounds from cute kittens to nasty monsters.

---

584
Mammals
Figure 52.4
Soft rise and fall curve.
Human Vowels
The vowels are most strongly characterised by the relationship between the
first two formants
F
1
and
F
2
, so can be arranged in a 2D plot giving a “vowel
space.” Diphthongs are double vowels, such as
aU
in the word ab
ou
t. Unsur-
prisingly the common ones are close neighbors in the vowel space. To move
between them and make natural speech one needs an interpolation method to
smoothly morph the filter parameters. Although animal sounds do not have
complex speech-like characteristics, they do obey the same rules of geometry
and resonance that describe a possible space of modes, so adding interpolation
might help with those too.
The human vocal tract shown in figure 52.6 is only three band-pass filters,
one for each formant. The frequencies are stored in messages as three element
lists and unpacked to each filter. Be careful of nasty pops when the patch is
initialised and the filters are flushed out.