Designing Sound

28
Physical Sound
Wave at angle 
θ 
to normal
line is reflected at equal angle
to normal
θ
θ
Wave perpendicular to
boundary reflected back 
along its original path
90
Normal line
Wave refraction 
Figure 3.10
Wave behaviour at a boundary for reflected and refracted waves.
one medium to another, so is sound. The refracted wave in figure 3.10 follows
Snell’s law where the sine of the reflected and incident angles are in the same
ratio as the speeds in each medium. Unlike light, low-frequency sound has large
wavelengths. As long as the wavelength of a sound is small compared to the
boundary size these rules hold true, but where the boundary is small or the
wavelength is large the effects change. We hear this when sound is
occluded
by
an obstacle and some of the frequencies pass around it while others are stopped.
All these phenomena will become important later as we consider standing waves
and modes, reverberation, and space acoustics.
Coupling
A sound may cross many boundaries from the source of energy and excitement
to the point we hear it. Interfaces exist between materials with various prop-
erties, such as two kinds of wood in the bridge of a guitar. Some couplings are
physically well connected, but others may be less obvious, long-distance, loose,
or transient couplings. They form part of a chain in which each link causes the
other to vibrate. As a later practical example, a design exercise involving lots
of coupling is the sound of a vehicle. An engine alone is not the sound of a
car. To properly simulate the whole car’s sound we must also involve exhaust
pipes, transmission noises, body resonances, and many other factors. To manage
this complexity each part must be taken as a separate object in a connected
whole. Loose couplings may be
discontinuous
, such as when two wine glasses
are brought together. We can look at this in two ways, either as a nonlinear
coupling or as a source of distinct new excitations (usually happening at the
frequency of the driving source).