Designing Sound

Exercises
Exercise 1
Produce the weapon sound for a “lightning gun” or other fictitious game
weapon. Experiment with fizzing and hissing sounds modulated by the buzz
to make the sound of things frying in the electric current.
Exercise 2
Create a new arc generator that can produce small and large sparks. What is
the problem if you modulate large sparks too quickly? How can you get around
this using polyphony (more than one spark object)?
Exercise 3
In preparation for the next section, listen to impulse responses from halls and
outdoor areas. What are the characteristics of a very loud and short impulse
in a reflective space or over large distances?
References
Peek, F. W. (1929).
High Voltage Engineering
. McGraw-Hill.
Tesla, N. (1888).
A New System of Alternating Current Motors and Transform-
ers
. American Institute of Electrical Engineers.

---

40
Practical 17
Thunder
Aims
The aim of this practical is to produce a stylised approximation to real thunder
useful for animations and games. We will discuss some of the theory and synthe-
sis methods needed to make natural-sounding thunder. But since this is a very
detailed subject, somewhat beyond the scope of this book and rather expensive
in CPU cycles, we’ll opt for a compromise between two kinds of model.
Analysis
Wave During a Single Strike
When 10 billion joules of energy are released as electricity, air in the path of
the spark becomes a plasma, heated to 30
,
000 degrees. This causes the air to
expand very rapidly, and since the speed of electrical propagation is almost the
speed of light it happens simultaneously along the length of the bolt, resulting
in a cylindrical shockwave radiating outwards. The duration of each lightning
flash is very short, so expanded air quickly cools and collapses back, causing a
negative disturbance. The name of this effect is an
N-wave
, because of its time
domain shape.
Tortuosity
The cylindrical wavefront moves perpendicular to the path of conduction, but
a bolt of lightning is not straight; it twists and turns through the air, following
ionised particles that provide a path of least resistance. On average it changes
direction about every 10m, and a bolt can be 2km long, so 200 or more cylindri-
cal waves from different sections interact as they meet. This zig zag geometry
is called
tortuosity
and it has a direct effect on the sound we hear. In fact, one
could say the sound of thunder and the shape of the lightning are intimately
linked: thunder is the sound of the shape of lightning. This is why every thunder
sound is different, because every lightning strike is different.