Designing Sound

Movement of the Explosion
Common to many explosions, but most familiar from atomic bomb blasts, is
the mushroom cloud, which has a toroidal circulation of hot gas (figure 54.3).
This moves upwards due to convection above the seat of the explosion and
downwinds of cooler air falling at the outside. To an observer some distance
from the fireball an interesting effect is heard. The subsonic roaring sound of
burning gas follows two paths, one direct and one reflected. Since the ball of gas
is moving upwards an interference occurs at the observation point that sounds
like a comb filter swept down in frequency. This arrives much later than the
initial shockwave boom.
Observer
Seat of explosion
Inward negative blast wind
Burning gas cloud
Outward shockwave
Downwind
Previous direct path
Current direct path
Previous reflected path
Current reflected path
Toroidal circulation
Figure 54.3
Comb and phasing effects produced by a moving source of sound.
Interactive Effects
As we have already noted, some of the sound comes from structures excited by
the explosive force. Doors and shelves may rattle, objects are overturned, and
pieces of shrapnel hit stationary obstacles. Other sounds may be fragmentary,

---

Method
611
like shattering glass, crumbling concrete, and so forth. These all produce sec-
ondary sources in the vicinity of the explosion. Additionally, early subterranean
waves arriving before the airborne shock might set objects close to the observer
moving.
Medium Effects
Sounds carried from the seat of the explosion and its immediate vicinity are
propagated on top of the overpressure signature. This has an effect as if the
explosion were moving rapidly forwards then backwards from the observer,
changing the pitch of received waves like Doppler effects from a moving source.
The supersonic shock is really sounds from the initial blast compressed into a
single wavefront. At great distances this slows down to transonic speeds and
dilates, where it releases the compressed sound waves in a single dull thud.
Sounds following this point may have the impression of slowing down or reced-
ing. Although the blast may contain high frequencies, those arriving at a dis-
tant observation point in the later stages of negative overpressure can be slowed
down to become a wall of bass. This gives the impression that the explosion
persists for longer than it actually does.
Model
A detailed physical model of an explosive event is impossible, so any model
must be spectral and approximate. We must try to incorporate the following
features.
•
Early ground waves (prerumble or dull thud)
•
Initial shock front (dilated N-wave)
•
Burning gasses from a moving fireball (phasing/roaring)
•
Collisions and fragmentation (noisy textures)
•
Relativistic shifts in frequency (time dilation and compression)
•
Discrete environmental reflections (echo and reverb)
Method
This patch is somewhat similar to the thunder example from an earlier chapter,
another kind of explosion. Again the approach is to build up the sound in layers,
giving attention to each of the features discussed above. A short chirp impulse
will form the attack, followed by shaped noise to create the loud blast, then a
rumbling fireball made from low-passed noise. Except for the initial impulse,
both components are delayed slightly relative to the start and both can feed
into two effects. The first effect is a moving variable delay which creates a
Doppler type effect made by the distortion of the medium around the explo-
sion. The second is a slow-moving comb filter to give the effect of the rising
fireball.

---