A questo carattere della vibrazione corrisponde, come noi abbiamo già enunciato, la differenza di tempera, o timbro, o metallo dei due suoni. In realtà, tolto il diapason, che vibra con legge sinusoidale e che emette perciò un suono semplice, gli altri strumenti eseguono oscillazioni periodiche, ma di forma complicata, il che corrisponde al fatto che i suoni emessi devono adattarsi alla condizione di produrre dei nodi e dei ventri in regioni stabilite del corpo vibrante, e che questa condizione è soddisfatta, in generale, dalla serie dei suoni armonici.
      La presenza di questi suoni armonici, che l’orecchio non arriva a separare, ma che percepisce nella sensazione d’insieme, (il timbro), può essere dimostrata coi risonatori di Helmholtz (fig. 95) i quali, come il tubo della fig. 95, son capaci di rinforzare un suono determinato, a seconda delle dimensioni; e perciò, impegnati nell’orecchio, rinforzano il suono proprio fino a coprire gli altri.
      Si può con una collezione di questi apparecchi far l’analisi di un suono qualsiasi, riconoscendo le intensità degli armonici presenti. Riuscì a Helmholtz anche l’esperienza inversa, poichè fondendo insieme, in opportune proporzioni, diversi suoni semplici emessi da una serie armonica di diapason, potè riprodurre il timbro del suono precedentemente analizzato. Questa analisi può eseguirsi col calcolo, rilevando nei modi indicati la curva che rappresenta la legge vibratoria del suono in esame, e calcolando le proporzioni degli armonici con le regole deducibili dalla legge di Fourier.