Il timbro è quella particolare qualità del suono che permette di distinguere due suoni con uguale frequenza o altezza. Il timbro rappresenta quell'attributo della sensazione uditiva che consente all'ascoltatore di identificare la fonte sonora, rendendola distinguibile. Il timbro, dunque, è la qualità di un suono.
Si può dire, con linguaggio non tecnico, che il timbro è il particolare profilo o carattere distintivo di un suono emesso da una voce o strumento musicale: una chitarra elettrica e un oboe emettono la medesima nota (stessa altezza, ossia frequenza) con timbri inconfondibilmente diversi e peculiari, e così avviene per le voci umane o i versi animali.
Il timbro, che spesso è indicato fra i parametri del suono insieme all'altezza, all'intensità e alla lunghezza, suggerisce numerose analogie con il colore per quanto riguarda la percezione visiva; non a caso esso viene designato come "colore del suono" tanto in inglese (tone-color) quanto in tedesco (Klangfarbe).
Mentre le altezze sonore, le durate e le intensità possono essere "quantificate" e ordinate lungo una scala perché grandezze fisiche oggettive e misurabili rispettivamente con frequenzimetri, cronometri e fonometri in modo tale da essere definite in base a un'unica dimensione, ciò non può essere realizzato per il timbro che è una grandezza multidimensionale con implicazioni anche psicoacustiche che lo rendono conseguentemente una grandezza soggettiva e non oggettiva come l'intensità , la durata e la frequenza
Il timbro è determinato dallo spettro armonico (dato dalle sempre differenti distribuzioni di energia delle armoniche) in particolare dallo spettro di fase e di ampiezza della serie delle armoniche e dal profilo dinamico (transitori d'attacco, transitori d'estinzione, sustain e rilascio - vedi ADSR). Le armoniche di un suono musicale fondamentale, detto anche primo armonico, sono frequenze che si sviluppano insieme al fondamentale con una legge fisica ben precisa secondo cui le loro frequenze in successione sono in progressione aritmetica. Se F1 è la frequenza del fondamentale che le genera, il loro valore espresso in Hz risulta essere : 2F1 3F1 4F1 5F1 .....nF1. Questa legge fisica viene rispettata e verificata in quasi tutti gli strumenti musicali e nella voce umana con i loro suoni complessi dotati appunto di armonici. Fanno eccezione alcuni strumenti musicali tra cui il pianoforte che a partire già dal quarto/quinto armonico presenta fenomeni evidenri e verificabili, all'esame spettroscopico, di inarmonicità. Il timbro è quindi una grandezza fisica soggettiva proprio per i motivi sopraesposti. Si è recentemente dimostrato che altro elemento identificativo del timbro sono i suoni di combinazione determinati dalle interrelazioni dei suoni armonici e ciò rende ancora più complessa una rigorosa definizione scientifica di Timbro.
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