Jede periodische Funktion kann aus (i.A. unendlich vielen) Sinusschwingungen zusammengesetzt werden (Fourier-Synthese) bzw. in solche zerlegt werden (Fourier-Analyse). Die Schwingungen haben dabei Frequenzen, die der Periode der Grundschwingung entsprechen, bzw. ganzzahlige Vielfache davon sind ("Obertoene"). Bemerkung: das geht auch bei aperiodischen Vorgaengen; dann muss man aber ALLE Frequenzen zulassen und spricht von Fourier-Transformation. Die Gesamtheit der Frequenzen mit ihren spezifischen Amplituden bilden das sogenannte "Spektrum" des Tones (eigentlich gehoeren auch die entsprechenden Phasenlagen mit zum Spektrum - diese spielen aber fuer das Ohr keine Rolle). Sind keine oder wenige schwache Obertoene vorhanden, kling der Ton "duenn", sind nur Obertoene mit ungeraden Vielfachen der Grundfrequenz vorhanden, klingt der Ton "hohl", und ist ein starkes Obertonspektrum praesent, klingt der Ton "fett".
Bei natuerlichen Musikinstrumenten veraendert sich das Spektrum waehrend der Ton klingt. Haeufig sind am Anfang (waehrend Energie in das schwingende System eingekoppelt wird) viele Obertoene vorhanden, die beim Ausklingen schneller in der Amplitude abnehmen als der Grundton. Solche Klangfarbenverlaeufe tragen wesentlich zum Erkennen eines Instruments aus dem Hoereindruck bei, werden aber in einfachen elektronischen Instrumenten oft nur unzureichend modelliert.
Bei elektronischen Musikinstrumenten kann man die Klangfarbe durch Addition von Sinusschwingungen erzeugen (sehr aufwendig) oder durch die Wahl der Kurvenform und mit moeglicherweise nachgeschalteten Filtern beeinflussen.