Một cách sử dụng khác biệt của thuật ngữ âm thanh so với việc sử dụng nó trong vật lý là trong sinh lý học và tâm lý học, trong đó thuật ngữ này đề cập đến chủ đề nhận thức của bộ não. Lĩnh vực tâm lý học được dành riêng cho các nghiên cứu như vậy. Từ điển năm 1936 của Webster định nghĩa âm thanh là: "1. Cảm giác của thính giác, cái được nghe thấy; cụ thể: a. Tâm sinh lý. Cảm giác do kích thích các dây thần kinh thính giác và trung tâm thính giác của não, thường là do các rung động truyền trong môi trường vật chất, thường là không khí, ảnh hưởng đến cơ quan thính giác. b. Vật lý học. Năng lượng rung động tạo ra một cảm giác như vậy. Âm thanh được lan truyền bởi các nhiễu loạn rung động theo chiều dọc tăng dần (sóng âm thanh)."[14] Điều này có nghĩa là câu trả lời chính xác cho câu hỏi: " nếu một cái cây rơi trong rừng mà không ai nghe thấy nó rơi, nó có phát ra âm thanh không? " Là "có" và "không", tùy thuộc vào việc câu trả lời xuất phát từ định nghĩa âm thanh của vật lý học, hoặc theo định nghĩa âm thanh của tâm sinh lý.

Sự tiếp nhận âm thanh vật lý ở bất kỳ cơ quan thính giác nào cũng bị giới hạn ở một dải tần số. Con người thường nghe thấy tần số âm thanh trong khoảng 20 Hz và 20.000 Hz (20 kHz), [15] Giới hạn trên của âm nghe được giảm dần theo tuổi.[15] :249 Đôi khi âm thanh chỉ những rung động có tần số nằm trong phạm vi thính giác của con người [16] hoặc đôi khi nó liên quan đến một loài động vật cụ thể. Các loài động vật khác nhau có phạm vi thính giác khác nhau. Ví dụ, chó có thể cảm nhận các rung động cao hơn 20 kHz.

Là một tín hiệu được cảm nhận bởi một trong những giác quan chính, âm thanh được nhiều loài sử dụng để phát hiện nguy hiểm, điều hướng, săn mồi và liên lạc. Bầu khí quyển của Trái đất, nước và hầu như bất kỳ hiện tượng vật lý nào, chẳng hạn như lửa, mưa, gió, lướt sóng hoặc động đất, tạo ra (và được đặc trưng bởi) những âm thanh độc đáo của nó. Nhiều loài, chẳng hạn như ếch, chim, động vật có vú ở biển và trên cạn, cũng đã phát triển các cơ quan đặc biệt để tạo ra âm thanh. Ở một số loài, chúng tạo ra bài hát và giao tiếp. Hơn nữa, con người đã phát triển văn hóa và công nghệ (chẳng hạn như âm nhạc, điện thoại và radio) cho phép họ tạo ra, ghi lại, truyền và phát âm thanh.

Tiếng ồn hay nhiễu là một thuật ngữ thường được sử dụng để chỉ một âm thanh không mong muốn. Trong khoa học và kỹ thuật, nhiễu là một thành phần không mong muốn che khuất một tín hiệu mong muốn. Tuy nhiên, trong cảm nhận âm thanh, nó thường có thể được sử dụng để xác định nguồn gốc của âm thanh và là một thành phần quan trọng của nhận thức âm sắc (xem ở trên).

Khung cảnh âm thanh là thành phần của môi trường âm thanh mà con người có thể cảm nhận được. Môi trường âm thanh là sự kết hợp của tất cả các âm thanh (cho dù con người có thể nghe thấy hay không) trong một khu vực nhất định do môi trường phát ra và con người có thể hiểu được, trong bối cảnh của môi trường xung quanh.

Về mặt lịch sử, có sáu cách có thể phân tách bằng thực nghiệm để phân tích sóng âm. Đó là: cao độ, thời lượng, độ to, âm sắc, kết cấu âm và vị trí không gian.[17] Một số thuật ngữ này có định nghĩa tiêu chuẩn hóa (ví dụ: trong Thuật ngữ Âm học ANSI ANSI/ASA S1.1-2013). Các cách tiếp cận gần đây hơn cũng coi lớp bao thời gian và cấu trúc mịn thời gian là những phân tích có liên quan về mặt tri giác.[18][19][20]

Cao độ

Cao độ được coi là mức độ "thấp" hoặc "cao" của âm thanh và thể hiện tính chất chu kỳ, lặp đi lặp lại của các dao động tạo nên âm thanh. Đối với âm thanh đơn giản, cao độ liên quan đến tần số của dao động chậm nhất trong âm thanh (được gọi là điều hòa cơ bản). Trong trường hợp âm thanh phức tạp, cảm nhận về cao độ có thể thay đổi. Đôi khi các cá nhân xác định các cao độ khác nhau cho cùng một âm thanh, dựa trên kinh nghiệm cá nhân của họ về các mẫu âm thanh cụ thể. Việc lựa chọn một cao độ cụ thể được xác định bằng cách kiểm tra có ý thức trước các rung động, bao gồm tần số của chúng và sự cân bằng giữa chúng. Sự chú ý cụ thể được đưa ra để nhận biết các hợp âm tiềm ẩn.[21][22] Mỗi âm thanh được đặt trên một dải cao độ liên tục từ thấp đến cao. Ví dụ: tiếng ồn trắng (tiếng ồn ngẫu nhiên trải đều trên tất cả các tần số) có âm vực cao hơn tiếng ồn hồng (tiếng ồn ngẫu nhiên trải đều trên các quãng tám) vì tiếng ồn trắng có nội dung tần số cao hơn. Hình 1 cho thấy một ví dụ về nhận dạng cao độ. Trong quá trình nghe, mỗi âm thanh được phân tích để tìm ra một mẫu lặp lại (Xem Hình 1: các mũi tên màu cam) và kết quả được chuyển tiếp đến vỏ não thính giác dưới dạng một âm độ có độ cao nhất định (quãng tám) và sắc độ (tên nốt).

Trường độ (thời lượng)

Trường độ hay thời lượng được coi là mức độ "dài" hay "ngắn" của một âm thanh và liên quan đến các tín hiệu khởi phát và kết thúc được tạo ra bởi phản ứng thần kinh với âm thanh. Trường độ của một âm thanh thường kéo dài từ khi âm thanh được phát hiện lần đầu tiên cho đến khi âm thanh được xác định là đã thay đổi hoặc dừng lại.[23] Đôi khi điều này không liên quan trực tiếp đến thời lượng vật lý của âm thanh. Ví dụ; trong môi trường ồn ào, các âm thanh bị ngắt quãng (âm thanh dừng và bắt đầu lại) có thể phát ra liên tục vì các thông báo bù bị bỏ lỡ do sự gián đoạn từ các tiếng ồn trong cùng một băng thông chung.[24] Điều này có thể mang lại lợi ích lớn trong việc hiểu các thông điệp bị bóp méo, chẳng hạn như tín hiệu vô tuyến bị nhiễu, vì (do hiệu ứng này) thông điệp được nghe như thể nó liên tục. Hình 2 đưa ra một ví dụ về nhận dạng thời lượng. Khi nhận thấy một âm thanh mới (xem Hình 2, Mũi tên màu xanh lá cây), một thông báo khởi động âm thanh sẽ được gửi đến vỏ não thính giác. Khi bỏ lỡ mẫu lặp lại, một tin nhắn kết thúc âm thanh sẽ được gửi đến vỏ não.

Cường độ

Cường độ được coi là mức độ âm thanh "to" hoặc "nhỏ" và liên quan đến tổng số kích thích thần kinh thính giác trong khoảng thời gian ngắn theo chu kỳ, rất có thể trong khoảng thời gian của chu kỳ sóng theta.[25][26][27] Điều này có nghĩa là ở thời lượng ngắn, âm thanh rất ngắn có thể nghe nhẹ nhàng hơn âm thanh dài hơn mặc dù chúng được trình bày ở cùng mức cường độ. Kéo dài qua khoảng 200 ms, điều này không còn xảy ra nữa và thời lượng của âm thanh không còn ảnh hưởng đến độ lớn rõ ràng của âm thanh. Hình 3 cho ta ấn tượng về cách tổng hợp thông tin về độ ồn trong khoảng thời gian khoảng 200 ms trước khi được gửi đến vỏ não thính giác. Tín hiệu âm thanh cường độ lớn hơn tạo ra một 'lực đẩy' lớn hơn trên màng đáy và do đó kích thích nhiều dây thần kinh hơn, tạo ra tín hiệu âm lượng lớn hơn. Một tín hiệu phức tạp hơn cũng tạo ra nhiều dây thần kinh hơn và do đó âm thanh to hơn (với cùng biên độ sóng) so với một âm thanh đơn giản hơn, chẳng hạn như sóng sin.

Âm sắc

Âm sắc được coi là chất lượng của các âm thanh khác nhau (ví dụ như tiếng đập của một tảng đá rơi, tiếng vo ve của máy khoan, âm sắc của một nhạc cụ hoặc chất lượng của giọng nói) và thể hiện sự phân bổ có ý thức về bản sắc âm cho một âm thanh (ví dụ "đó là một tiếng kèn oboe!"). Nhận dạng này dựa trên thông tin thu được từ quá độ tần số, tiếng ồn, độ không ổn định, cao độ cảm nhận được cũng như sự lan tỏa và cường độ của âm bội trong âm thanh trong một khung thời gian kéo dài.[8][9][10] Cách một âm thanh thay đổi theo thời gian (xem hình 4) cung cấp hầu hết các thông tin để xác định âm sắc. Mặc dù một phần nhỏ của dạng sóng từ mỗi nhạc cụ trông rất giống nhau (xem các phần mở rộng được chỉ ra bằng các mũi tên màu cam trong hình 4), sự khác biệt về sự thay đổi theo thời gian giữa kèn clarinet và đàn piano thể hiện rõ ràng ở cả âm lượng và nội dung hài hòa. Ít đáng chú ý hơn là những tiếng ồn khác nhau nghe thấy, chẳng hạn như tiếng rít của không khí đối với kèn clarinet và tiếng búa đối với đàn piano.

Kết cấu âm

Kết cấu âm thanh liên quan đến số lượng nguồn âm thanh và sự tương tác giữa chúng.[25][28] Từ 'kết cấu', trong ngữ cảnh này, liên quan đến sự tách biệt về mặt nhận thức của các đối tượng thính giác.[29] Trong âm nhạc, kết cấu thường được coi là sự khác biệt giữa đồng âm, đa âm và đồng âm, nhưng nó cũng có thể liên hệ (ví dụ) với một quán cà phê bận rộn; một âm thanh có thể được gọi là ' cacophony '. Tuy nhiên kết cấu đề cập đến nhiều hơn thế. Kết cấu của một dàn nhạc rất khác với kết cấu của một ngũ tấu nhạc cụ kèn đồng vì số lượng người chơi khác nhau. Kết cấu âm thanh của một cái chợ rất khác với hội trường vì sự khác biệt về các nguồn âm thanh khác nhau.