Designing Sound

Method
573
Model
Smyth and Smith (2002a,b) and Fletcher (1993, 2000) have made detailed mod-
els of the pressure, volumes, and impedances in the syrinx. We could build a
waveguide model from this basis, but it would be expensive for a real-time
procedural audio design. Fortunately there is an enormous body of work on
the spectral characteristics by Beckers, Suthers, and Cate (2003a,b) and other
researchers that allows us to take a different approach. Kahrs (2001) and others
have noted that an AM/FM approach yields excellent results when constructed
carefully.
Some non-oscine species have rough and chaotic calls, like the seagull, jack-
daw, and crow. Fletcher (1993) points to a the syrinx behaving in a chaotic
fashion when the muscles are loose and the airflow strong; so in fact a waveg-
uide model may not be appropriate at all. For this case we could look to FM
with feedback or another quasi-periodic astable system. What we shall do is
take a hybrid approach by treating the bronchial passages as two separate pulse
generators, but give them natural parameters. Combining these with AM/FM
and a resonant filter will achieve the syrinx and trachea approximations we
need. The heart of the synthesis model is extremely simple, but as we shall see,
the parameters needed to control this in a useful way become unwieldy.
Method
Both pulse waves are derived by the now familiar 1
/
(1 +
x
2
) shaping of a cosine.
Ring modulation combines the sum and difference of sidebands that we can mix
individually to form the carrier of an FM stage. Two parallel band-pass filters
with variable resonance provide a crude tracheal passage, and a final-stage
attenuator and high pass perform the work of the horn-like beak. Each of the
components will now be examined separately before assembling them into a
complete birdcall synthesiser.