Designing Sound

Resonance, Flatness, and Formants
Resonant timbres have a
sharp
, narrow spectrum with most of the frequencies
clumped around a one or more fixed points. Alternatively, a timbre is described
as
flat
or
wide
where the spectrum is evenly distributed. Noisy sources like a
cymbal give wide, flat timbres, while a wooden flute gives a sharp, resonant
timbre. Many acoustic instruments like guitar and violin have several fixed
resonances. A single note cannot reveal these, since it would be impossible to
tell which come from the excitor (string) and which are part of the resonator
(body), but if two or more different notes are played the common resonance
becomes apparent. In perceptual terms we refer to this fixed resonant feature
as a
formant
. Sounds that have a combination of sharp resonance and formants
in the 300Hz to 1kHz range sound voice-like.
Perception of Temporal Structure
The following items deal with the way we divide sounds up in time. Broadly,
we can use three
scales
in which to place sounds. The first division is between
microstructure and macrostrcuture. Microstructure is everything below one sec-
ond. It is the trill of a flute, the syllables of a word, or the individual crackles in
a fire. Macrostructure is everything longer, from the sentences that make up a
dialogue to the thematic development throughout a symphony. In this scale we
consider tens of seconds, minutes, and hours. The microstructure needs further

---

6.1 Perceiving Sounds
89
dividing into short, very short and “nano-scale” sounds. Important perceptual
boundaries occur within this range, which we will consider next.
Granularity
This term really applies to the microstructure of sound. Sounds less than about
20ms are heard differently from those that are longer. Gabor (1946) and Stock-
hausen both contribute to this concept, and granular synthesis is one of the
practical methods that come out of it. At the lower limit the idea of events fuses
with the perception of pitch. As a very tight drum roll speeds up, it ceases to
be a sequence of discrete beats at about 18Hz and becomes a pitch. Granularity
also applies in the 50ms to 150ms range across the Miller/Van Noorden thresh-
old, and again over the one second barrier. This effectively partitions sonic
microstructure into three broad areas of granularity where slightly different
rules apply.