Pero, si todos los cuerpos producen el mismo tono cuando dan el mismo numero de vibraciones por segundo, ¿cómo es que distinguimos la nota la de un violín, del la de una flauta; o la A pronunciada por una persona, de la A pronunciada por otra; bien la vocal A de las demás vocales cuando es cantada en la misma nota la? Por el timbre.

El timbre es la cualidad que distingue unos de otros los sonidos producidos por el mismo número de vibraciones en segundo. En el timbre reside la marca especial, el distintivo peculiarísimo, la fisonomía individual que diferencia los sonidos de la misma altura en la escala de los tonos. El timbre, pues, diferencia la vocal A de todas las demás vocales.

Pero, ¿en qué consiste el timbre? ¿Por qué la vocal A no es la vocal E, ni la I, ni la O, ni la U? Hasta Helmholz se había creído generalmente en la simplicidad del fenómeno de las vibraciones sonoras. Pero hoy ya no queda duda de que todos los sonidos musicales son compuestos; conjuntos de tonos, multiplicidad de tonos especiales, percibida, sin embargo, como simple por nuestro órgano auditivo. La A no es, pues, un solo tono, sino un conjunto de tonos especiales en que predomina uno en particular.

En general, cualquier sonido musical consta de un tono fundamental y de muchos otros tonos que lo acompañan (supertonos do los alemanes, Oberttöne; harmoniques de los franceses; armónicas o armónicos entre nosotros). Estos supertonos no son sonidos cualesquiera. Solamente se llaman armónicos de un tono cualquiera de n vibraciones por segundo, aquellos tonos más altos producidos por un número doble, triple, cuádruple, quíntuple… de vibraciones en el mismo tiempo que el tono fundamental. Si éste da n vibraciones, sus armónicas serán 2n, 3n, 4n, 5n, 6n… m n; (el producto de un número entero por el número de vibraciones del tono fundamental). Así, pues, cuando nos parece percibir un sonido solo, oímos en realidad toda una compañía: el tono fundamental, o sea el más simple que el cuerpo puede dar, es decir, el más bajo; y además su octava, y su duodécima, y su segunda octava, etc., en una palabra, toda una cohorte de sonidos. La experimentación científica demuestra que todos o la mayor parte de estos tonos suenan realmente y a la vez; pero sólo creemos oír el tono fundamental, porque ése es el que hiere nuestro oído con intensidad mayor.

La ciencia moderna, por medio le muy ingeniosos y sencillos aparatos, logra aislar los tonos y los supertonos de un conjunto; es decir, que obtiene tonos simples, sin acompañamiento de armónicas ningunas. No todas las armónicas (o supertonos) en los diferentes cuerpos tienen igual poder, y, por consiguiente, no se hacen sentir de igual manera en el oído; por lo cual, el órgano auditivo, que nota estas diferencias, distingue unos de otros los sonidos, como se distingue a las personas por su fisonomía especial, es decir, por la percepción de sus diferencias. Por otra parte, hay muchos cuerpos que producen, además del tono fundamental, supertonos no armónicos; esto es, supertonos que no son con toda exactitud un número doble, triple, cuádruple… del número de vibraciones constitutivas del tono fundamental. Las campanas, los discos metálicos, las vocales de la voz humana en las enfermedades accidentales de la garganta y en sus cronicismos, producen gran número de supertonos inarmónicos, que sirven también de distintivo desagradable a los cuerpos de donde proceden, como las excrecencias o cicatrices en los rostros. El oído, pues, percibe, no solamente los tonos fundamentales, que son los más bajos, sino también los conjuntos de supertonos armónicos o inarmónicos que los acompañan, y la percepción de esa reunión como conjunto constituye la individualidad el distintivo especialísimo de cada sonido de por sí.

Los supertonos más próximos al tono fundamental habían sido ya sentidos por algunos oídos privilegiados, hace mucho tiempo, y eran conocidos con los nombres de armónicas o tonos del arpa eolia (los alemanes solían denominarlos Vogeltöne o tonos de las aves); pero el conocimiento de estas armónicas no podía constituir ciencia ninguna; porque los físicos en general no los percibían, y, si las llegaban alguna vez a percibir, las consideraban como hechos independientes y sin conexión. Además, no tenían medios de aislar ni de recomponer los supertonos, sujetándolos a los procedimientos rigorosos de la análisis y la síntesis científicas.
El timbre es, pues, en los cuerpos la especialidad de su composición de tonos, dependiente de su número y de la fuerza o intensidad de cada uno; y en nosotros es la percepción de esa especialidad, que, con ser ya característica de cada cuerpo vibrante, resulta peculiarísima y sui generis al tratarse de la voz humana.

Las vocales se distinguen de la gran mayoría de los sonidos comunes en que, a causa de las posiciones de la boca, ciertos supertonos resultan considerablemente reforzados, quedando oscurecidos los demás. La mayor o menor tensión de las cuerdas vocales, el variable grueso de éstas y la fuerza de la emisión del aliento producen la altura en los sonidos vocales. Pero el timbre, el distintivo, la fisonomía de estos sonidos depende del refuerzo dado a ciertos supertonos por la masa del aire contenido dentro de la boca y por la forma especial que este órgano, tomando adecuadas posiciones, da al volumen aéreo. Porque es de saber que cada masa de aire contenida dentro de un recipiente de forma apropiada, no refuerza toda clase de sonidos, sino uno solo especialmente, con arreglo a la peculiaridad de la masa y de la forma. Cada vocal exige, pues, un tono propio y especial del aire contenido dentro de la boca. La mayor o menor cavidad de la boca no influye o casi no influye en la altura del tono especial que de la masa de aire requiere cada vocal, con tal de que la abertura de los labios sea menor o mayor de un modo correspondiente.

La magnitud de la abertura es, por tanto, cofactor del volumen del aire en el refuerzo del supertono que se quiere hacer resaltar. Así, la cavidad de la boca de los niños y de las mujeres refuerza en cada vocal el mismo supertono que la cavidad mucho mayor de la boca de los hombres. La pequeñez de la abertura de la boca compensa, pass, el efecto correspondiente a un volumen mayor del aire. Para la vocal A, el volumen del aire en la boca ha de dar como sonido especial y propio suyo el tono de si2 =990 vibraciones; para la O, el de si1 =495; para la vocal U el de fa =176; pero para las otras vocales se requieren dos tonos reforzadores; por lo cual la boca toma una forma como de redoma de cuello estrecho y alongado. Este constituye un reforzador de la armónica más alta de la vocal; y la parte más ancha un reforzador de las armónicas más bajas de la misma. Así, pues, si por medio de los aparatos de precisión que hoy utiliza la acústica, se analizan los supertonos de las vocales de la voz humana, inmediatamente se descubre que las armónicas de cada vocal son particularmente vigorosas y perceptibles.

La vocal A es, pues, el sonido cuya armónica en si b, está poderosamente reforzada por la masa y forma del aire contenido dentro de la boca en una posición adecuada de la misma y de los labios, y aprendida experimentalmente por todos nosotros desde los primeros días de la infancia.

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