Instrumentace se vyvíjí především na základě empirie – zkušenosti s tím, jak hudební nástroje znějí a pojí se. Ale už ve 20. století i dříve se začala hudební akustika rozvíjet více do hloubky. Jejími hlavními „zbraněmi“ se stala Fourierova transformace a spektrální analýza. Díky nim dnes dokážeme racionálněji určit, kterými složkami v barvě se nástroje podobají a kterými odlišují. Navíc v 60. a70. letech minulého století vstoupily do hry syntezátory a později virtuální nástroje, které dokážou stavět témbr po jednotlivých složkách. Základním způsobem, jak se ve starších i nových témbrech vyznat, je rozčlenit spektrum na barvy harmonické, neharmonické a šumové. A nacházet mezi nimi vzájemné vztahy.