Синтезаторы способны имитировать тембр живых инструментов благодаря использованию электрических сигналов для создания звуков. 1 В отличие от акустических инструментов, которые создают звук с помощью вибраций, в синтезаторах движение воздуха заменяется искусственно генерируемыми сигналами. 1

Для этого применяются различные виды цифровых процессов синтеза звука. 1 Некоторые из них:

• FM-синтез. 1 Генерирует звук путём модуляции частоты одной формы волны (несущей) другой формой волны (модулятором) со скоростью звука. 1 Эта смесь волновых форм создаёт сложный гармонический и негармонический контент, которого трудно добиться с помощью других методов синтеза. 1
• Синтез на основе моделирования физических процессов. 3 Генерирует звуковой сигнал, используя математическую модель физического устройства реальных музыкальных инструментов. 3
• Использование сэмплов. 4 В память синтезатора записывают в цифровой форме звуки музыкальных инструментов, природы, техногенных и прочих звуков. 4 В нужный момент времени оцифрованный сигнал считывают из памяти и выводят на цифро-аналоговый преобразователь. 3

В некоторых цифровых клавишных инструментах для максимально реалистичной имитации игры на «живом» инструменте используют молоточковый механизм, схожий с устройством пианино или рояля. 5