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  聽覺不完全是波的力學現象。聲音是一種機械波,通過空氣傳播到人耳,在人耳中轉變為神經動作電位,神經脈衝到達大腦,人感知到聲音。因此,在很多聲學問題中,比如音訊訊號處理,需要考慮聽覺體驗中人的耳朵和大腦的作用。比如,內耳在把聲音波形轉化為神經刺激的過程中起著重要作用,有些波形的差別可能無法被感知到。 這一知識可以應用到資料壓縮技術,比如MP3。 人耳對不同強度的聲音的響應是非線性的,這種非線性的響應叫做響度。和音訊降噪系統利用這一事實,先對資料樣本進行非線性壓縮,然後再傳遞資料,然後在接收端解壓縮,播放聲音。

  人能聽到的聲音的頻率範圍約為20 Hz (0.02 kHz) 到 20,000 Hz (20 kHz),上限隨年齡增大而減小,大多數成年人無法聽到頻率在 16 kHz 以上的聲音。在理想實驗室條件下,人能分辨出的樂音的最低頻率是12 Hz。 4到16赫茲的樂音可由人的體感感覺到。  對於1000——2000赫茲的八度音,人耳的解析度是3.6赫茲。

  由雙耳所聽到的聲音的時間差或是響度差,普通人可以辨識出聲音的方位,經過練習或是訓練的人可以得知音源相對於自身的三度空間位置;例如:電子競技的選手搭配耳機可以辨識出敵人的位置。
心理聲學(Psychoacoustics)是研究人對聲音感知的學科,即研究人對聲音(包括言語和音樂)的生理和心理反應的科學,是心理物理學的分支學科。