Le timbre est un attribut musical qui n'a pas été analysé dans la théorie musicale autant que la durée et la hauteur. Pour ces derniers, de véritables théories abondent, qui ont donné lieu aux hypothèses et à l'expérimentation sur les structures psychologiques sous-tendant le traitement des informations musicales.. En revanche, l'examen des textes sur l'instrumentation et l'orchestration montre qu'ils ne sont pas basés sur une théorie du timbre. Ces traités représentent pour la plupart des recueils de recettes plutôt que des théories fondées sur des principes généraux et généralisables. L'étude de la perception du timbre a été abordée pour la première fois dans le domaine de la psychoacoustique et ces recherches commencent à s'étendre vers la perception et la cognition musicales. Les premières études psychoacoustiques du timbre ont déterminé la représentation perceptive multidimensionnelle des sons isolés (appelé « espace de timbres »), ainsi que les propriétés acoustiques qui la sous-tendent. Cette représentation soulève de nombreuses questions concernant le rôle du timbre dans la musique. Un modèle d'un espace de timbres peut-il prédire la perception de relations abstraites entre timbres en termes d'intervalles et de contours? Ces relations restent-elles perceptibles si les intervalles et contours sont « transposés » dans l'espace perceptif ? L'espace de timbres est-il utile pour déterminer comment une séquence de timbres sera organisée perceptivement en flux auditifs ? Les auditeurs peuvent-ils apprendre des « grammaires » de timbres par la simple exposition à un langage musical spécifique, sans apprentissage explicite ? Et finalement, le timbre peut-il jouer un rôle dans des aspects de la forme musicale à grande échelle, tels que les alternances entre tension et relaxation musicales ? Les recherches récentes montrent que la réponse à ces questions est bien positive. La confrontation entre les résultats des expériences perceptives et cognitives, d'un côté, et les analyses musicales, de l'autre, devrait pouvoir nous conduire vers une véritable théorie musicale du timbre fondée sur la recherche en acoustique psychologique.