До сих пор мы рассматривали только чисто объективные характеристики звука и его поведения. Однако звук не имеет никакого смысла вне субъективного восприятия. Наука психоакустика исследует взаимодействие между физическими характеристиками звука и нашим восприятием этих физических характеристик.

Человек способен слышать звук в диапазоне частот от 16 Гц до 18 кГц. Часто говорят о диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, что менее точно, но зато легче запоминается. Действительно, многие люди способны слышать звуки с частотой ниже 20 Гц, но мало кто может расслышать звуки с частотами выше 18 кГц. Подростки и женщины молодого и среднего возраста могут воспринимать звуки свыше 18 кГц, однако эта восприимчивость с возрастом утрачивается. Было научно доказано, что женщины способны воспринимать высокие частоты лучше, чем мужчины, причем эта способность сохраняется у женщин намного дольше. Несмотря на то, что мы не можем воспринять гармонические колебания с частотами свыше 20 кГц, мы способны воспринять эффект ограничения полосы частот до 20 кГц. Чем шире полоса частот аудиоаппаратуры, тем быстрее она отслеживает крутые перепады сигналов. Полоса звуковых частот шириной 20 кГц недостаточна для того, чтобы точно отслеживать быстрые переходные процессы в музыке.

Диапазон звуковых частот огромен, принимая во внимание длину волны. Звук с частотой 16 Гц имеет длину волны около 21 м; у звука с частотой 18 кГц длина волны около 20 мм.

Одной из наиболее важных характеристик восприятия звука является громкость, которая характеризует интенсивность звукового события. Громкость есть характеристика субъективного восприятия, на которую помимо амплитуды звуковой волны оказывают влияние различные другие факторы. Мы совершенно по-разному воспринимаем громкость в зависимости от частоты звука. Этот факт был впервые установлен двумя исследователями, Флетчером и Мансоном, которые разработали набор графиков, получивших название кривых равной громкости, или кривых Флетчера-Мансона.

Кривые равной громкости (см. рис. А-6) показывают, какая требуется разница в уровне звукового давления, чтобы звуки всех частот воспринимались с такой же громкостью, как референсный синусоидальный сигнал с частотой 1 кГц. Числа, находящиеся над каждой кривой, представляют собой меру громкости, выраженную в фонах. На референсной частоте 1 кГц фоны равны децибелам.

К примеру, при очень низком уровне громкости 30 фон (30 дБ SPL на частоте 1 кГц) басовый тон 50 Гц должен воспроизводиться с уровнем 60 дБ SPL, чтобы он воспринимался с такой же громкостью, как звук 30 дБ SPL с частотой 1 кГц. Иными словами, наши уши менее чувствительны в области низких и высоких частот, нежели на средних частотах.

Эта существенная неравномерность чувствительности по частоте наиболее велика при низких уровнях звукового давления, что проявляется в значительной неравномерности кривых в нижней части графика и постепенным выравниванием их в верхней части. По мере возрастания SPL человеческие уши становятся примерно одинаково восприимчивы ко всем частотам. При громкости ПО фон (ПО дБ, частота 1 кГц), звук с частотой 50 Гц должен воспроизводиться на уровне 120 дБ, чтобы он воспринимался равным по громкости звуку с частотой 1 кГц — довольно заметная разница с приведенным выше примером (30 фон).

Этот эффект знаком всем. Поворачивая регулятор усиления своей Hi-fi-системы в сторону увеличения громкости, вы начинаете лучше различать басы и верхние частоты. Кажется, что басы захватывают более широкий диапазон частот. Напротив, если снизить громкость до такого уровня, когда звук едва слышен, то различаются только средние частоты. Кнопка "тонкомпенсация" ("Loudness") в аппаратуре среднего класса усиливает басы и верхние частоты, чтобы компенсировать пониженную восприимчивость уха к ним при малой громкости звука.