Aj keď klarinet a trúbka hrajú ten istý tón (rovnaká výška, rovnaká základná frekvencia), znejú veľmi odlišne. Túto odlišnosť charakterizuje farba tónu (kvalita tónu). Tieto dva hudobné nástroje sa líšia v množstve a type vyšších harmonických frekvencií.
Vyššie harmonické frekvencie (vhf) sú tóny, ktorých frekvencie
sú celočíslenými násobkami základnej frekvencie vlny.
Napr. ak a je hrané na 440 Hz, frekvencie vhf budú 880 Hz, 1320 Hz atd. Vyššie
harmonické frekvencie sú očíslované v poradí nárastu frekvencie. Teda, prvá harmonická
je základná frekvencia, druhá je dvojnásobkom základnej atd.
Každý nástroj produkuje vhf, ktorých odpovedajúca intenzita závisí od typu a výroby
nástroja a spôsobu, akým naň muzikant hrá. Grafy zvukových vĺn sa nazývajú vlnové
priebehy, resp. vlnové funkcie. Vlnový priebeh tónu ladičky neobsahuje žiadne
vhf, iba základnú frekvenciu. Avšak, vlnová funkcia klarinetu obsahuje veľké množstvo
tretej, piatej a siedmej vhf, a menšie množstvo druhej, štvrtej a šiestej vhf
a samozrejme prvú harmonickú frekvenciu, základnú frekvenciu. Vlnová funkcia tónu
trúbky pozostáva z veľkého množstva tretej vhf a niečo z druhej, štvrtej a piatej
vhf, spolu so základnou frekvenciou.
Vyššie harmonické tóny vytvárajú so základným tónom zložený zvuk s periódou, ktorá
je zhodná s periódou základného tónu. Tento zložený zvuk náš sluch vníma ako jediný
tón.
Harmonická syntéza je spôsob, ako vzniká zvuková vlna z jej harmonických časti.
Čím presnejšie priblíženie k vlnovému priebehu daného hudobného nástroja chceme
dosiahnuť, tým viac vhf je potrebných pri syntéze zvuku daného nástroja. Elektronické
hudobné nástroje používajú série vhf, ktorých rôzne amplitúdy sa dajú upraviť
tak, aby mali tvar požadovanej vlnovej funkcie hudobného nástroja. Súčasné skupiny
používajú vo svojej tvorbe veľmi často syntezátory, pretože zvuk, ktorý produkujú
je takmer nerozpoznateľný od zvuku reálneho nástroja.
Opak harmonickej syntézy je harmonická analýza, pri ktorej sa zvuk rozkladá na
svoje zložky, tj. vhf. To vyžaduje komplexnú matematiku nazývanú Fourierova analýza
(Jean Baptiste Joseph Fourier, francúzsky matematik, ktorý študoval periodické
funkcie).