Couleur caractéristique d'un son qui différencie les voix et les instruments de même nature et de même étendue. Il varie également en fonction de la source sonore, indépendamment de sa durée, de sa hauteur et de son intensité.
Il dépend du rapport entre la fréquence fondamentale du son et de ses harmoniques (ou partiels). L'intensité de chaque harmonique constituant un son est fondamental dans la couleur du timbre et dans sa caractéristique.
Si les harmoniques sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale, le son est d'une grande pureté harmonique. Quand les harmoniques s'éloignent des multiples entiers, le son devient inharmonique, comme les cloches tubulaires ou le piano. L'attaque du son a une grande importance dans son articulation, caractérisée par les transitoires d'attaque. Combiné au timbre, elle permet d'identifier un son par rapport à d'autres. Sa modification rend le son difficilement identifiable.
Sans doute en raison de son côté évolutif et qualitatif, et parce qu'il fait appel à une évaluation purement subjective, le timbre est le paramètre acoustique qui suscite le plus de discussions, que ce soit chez les musiciens ou chez les acousticiens.
Pour le musicien, le timbre est d'abord défini par le choix de l'instrument qui donne une indication typologique (bien que l'on puisse apprécier sensiblement la différence entre le son d'un piano à queue et celui d'un piano droit, par exemple), puis ensuite par des critères infiniment plus approximatifs comme la "couleur", le "grain", la "brillance", la "rondeur"... autant de termes qui parfois signifient, ou non, la même chose chez différents auditeurs.
Pour l'acousticien, il est caractérisé par la présence de "composants sonores" (harmoniques, partiels) qui, perçus comme une entité unique par l'auditeur, en permettent l'identification. Cette analyse, assurément bien plus satisfaisante, connaît cependant des limites lorsqu'on vérifie que la "couleur" du signal sonore évolue au fur et à mesure de sa durée, qu'il implique des nuances, des conditions de jeu et de la morphologie de l'interprète. De plus, la présence ou l'absence de ces composants timbraux, n'induit pas forcément de critère qualitatif dans le timbre de l'instrument ; il est donc particulièrement difficile de s'accorder sur ce que pourrait être un "beau" timbre.