Con người tạo ra âm thành bằng việc đẩy khí ra ngoài đi qua thanh quản. Những dây thanh âm nằm bên trong thanh quản sẽ đóng và mở để phân chia luồng không khí thành những khối khí riêng biệt. Những khốí khí sẽ được biến đổi nhờ cổ họng, lưỡi và môi để tạo thành những âm thanh như ý muốn.

Ở những loài thuộc bộ Cá voi, cơ chế tạo ra âm thanh có sự khác biệt rõ rệt so với con người. Cơ chế tỉ mỉ của quá trình này có thể chia thành hai loại, theo hai phân bộ chính: Odontoceti (cá voi có răng, bao gồm cá heo) và Mysticeti (cá voi tấm sừng, bao gồm các loài cá voi lớn, ví dụ cá voi xanh).

Cá voi có răng

Những loài cá voi có răng không thể tạo được những âm thanh dài, tần số thấp mà được biết như những "bài hát cá voi". Những tiếng lách cách (click) đơn lẻ chủ yếu được sử dụng với mục đích định vị, trong khi đó tập hợp những tiếng lách cách và huýt sáo (whistle) lại được dùng cho việc thông tin. Dù khi cá heo tập hợp thành bầy, sẽ tạo ra một tạp âm lộn xộn của những tiếng ồn ào khác nhau, thì người ta vẫn biết rất ít về ý nghĩa của những âm thanh đó. Frankel[2] trích dẫn lời của một nhà nghiên cứu, miêu tả việc nghe những âm thanh này giống như nghe một đám trẻ con đang chơi đùa trên sân trường.

Những âm thanh phức tạp của cá heo được tạo ra bằng cách đẩy khí qua một cấu trúc nằm ở trong đầu cá mà gần giống như bộ phận nasal passage của con người, gọi là môi phát âm (phonic lip). Khi không khí đi qua ống hẹp thì sẽ hút những môi phát âm lên cùng lúc, và khiến cho những mô ở xung quanh bị rung động. Những rung động này, giống như những rung động ở thanh quản, sẽ được điều khiển một cách có chủ định với độ nhạy rất lớn. Chúng sẽ lan truyền qua những mô trên đầu để tới bộ phận melon, một cái bướu chứa chất dầu hình bầu dục nằm chính giữa trán cá, ở đây sẽ được biến đổi và điều khiển thành những chùm âm thanh phát ra với mục đích định vị. Tất cả những loài cá heo có răng trừ cá nhà táng, đều có hai bộ môi phát âm và do đó đều có khả năng phát ra hai âm thanh độc lập với nhau. Mỗi khi không khí đi qua môi phát âm thì cũng sẽ đi vào hệ thống tiền đình, ở đây có thể được quay vòng lại vào trong những phần phía dưới của hệ thống mũi, để chuẩn bị cho phát ra âm thanh lần nữa hoặc đi ra ngoài qua lỗ phun hơi trên đỉnh đầu cá heo.

Tên tiếng Pháp của môi phát âm - museau de singe - nghĩa là "mõm khỉ", bởi nó được cho là giống với hình dạng này. Những phân tích sọ sử dụng công nghệ chụp cắt lớp vi tính và SPECT (chụp cắt lớp phóng xạ đơn photon) vào năm 2004 đã chỉ ra rằng ít nhất ở những con cá heo mũi chai, không khí có thể được cung cấp tới hệ thống mũi từ phổi thông qua cơ thắt vòm miệng-hầu, và điều này cho phép chúng có thể duy trì được quá trình tạo âm thanh cho tới chừng nào không khí còn đủ cho chúng thở[3].

Độ ồn của cá voi có răng

Âm thanh cá voi có răng phát ra có âm vực là từ 40 Hz đến 325 kHz[4]. Một số độ ồn tiêu biểu ghi ở bảng dưới đây:

Cá voi tấm sừng

Những loài cá voi tấm sừng hàm không có cấu trúc môi phát âm, thay vì thế chúng có một thanh quản đóng vai trò trong việc tạo âm thanh. Tuy nhiên thanh quản của chúng lại thiếu các dây thanh âm và cho đến hiện nay, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu được cơ cấu chính xác của quá trình này. Nó không thể hoàn toàn giống với cơ cấu phát âm của con người bởi cá voi không cần phải thở ra để tạo âm thanh. Có khả năng không khí sẽ được tuần hoàn trên khắp cơ thể cá voi và xoang sọ có thể được sử dụng cho mục đích phát âm, tuy nhiên làm thế nào vẫn là điều bí ẩn đối với các nhà nghiên cứu hiện nay.

Độ ồn của cá voi tấm sừng

Tần số âm thanh của cá voi tấm sừng khoảng từ 10 Hz đến 31 kHz[4]. Độ ồn của một số loài điển hình được nêu ở bảng dưới đây: