Исследования в области психоакустики показывают, что люди воспринимают спектры звуковых сигналов приблизительно 24 участками слуха, названными критическими полосами или частотными группами. Анатомически им соответствуют различные участки базиллярной мембраны.
В слуховом диапазоне критические полосы имеют следующие среднестатистические значения центральных частот и ширины (в герцах):
50±40; 150±50; 250±50; 350±50; 450±55; 570±60; 700±70; 840±75; 1000±80; 1170±95; 1370±105; 1600±120; 1850-140; 2150±160; 2500±190; 2900±225; 3400±275; 4000±350; 4800-1450; 5800±550; 7000-1650; 8500-1900; 10500-11250; 13500-11750.
Прямого отношения к звуковысотной чувствительности частотные группы не имеют; в этом плане разрешающая способность слуха гораздо более высокая (человек с музыкальным слухом способен различать около 600 звуков различной высоты). Наличие же критических полос позволяет дифференцировать тембры звуков, коль скоро окраска адекватна спектральному акустическому составу.
Индивидуальности в восприятии спектров объясняются как флуктуациями параметров критических полос у разных людей, так и влиянием резонаторов ушной полости, приводящих к определённой для каждого человека частотной неравномерности приёма звуковых волн.

Различные модели механизмов слуха, из которых наиболее убедительной является гельмгольцева аналогия с вибрационным частотомером, показывают, что сигналы отдельных частотных групп суммируются в слуховых отделах головного мозга, так что результирующее громкостное ощущение тем выше, чем большее
количество критических полос задействовано в восприятии звука. Это хорошо подтверждается умело оркестрованным tutti, когда для достижения максимальной звучности оркестра используется наибольшее число несовпадающих музыкальных регистров.
Отдельно взятая частотная группа имеет известный биологический предел, выше которого ощущение нарастания громкости уже не происходит. Соответственно, утомляемость слуха наступает гораздо быстрее, если узкополосный акустический спектр воспринимается только малой частью критических полос или вообще одной из них.

Следует добавить, что, как и у вибрационного частотомера, количество активизирующихся участков базиллярной мембраны в какой-то мере связано с интенсивностью звуковой волны, пусть и узкоспектральной; этим, отчасти, объясняется ощущение «тембрального расширения» в crescendo, даже у синтезированных звуков. Но гораздо интереснее и ценнее в эстетическом отношении обратное явление: впечатление повышенной громкости существует, если спектр любого источника, в том числе и одиночного, обладает несколькими экстремумами, помимо области основных тонов. Тогда одновременное участие нескольких частотных групп в восприятии звука, как уже объяснялось, увеличивает громкостные ощущения.

Впрочем, громкость является далеко не единственным критерием качественности. В большинстве случаев гораздо важнее добиться фонографической прозрачности и контрастов, оставляя слитность только тем голосам, которые должны излагаться гомофонно. И для этих целей также учитываются психоакустические свойства, обязанные наличию критических полос слуха.

Если несколько одновременно звучащих источников активизируют разные частотные группы, что происходит при несовпадающих спектральных экстремумах, то слушатель уверенно различает эти голоса.

Но когда слух воспринимает сигнал со спектром, имеющим подчёркнутый экстремум в какой-либо области, то восприятие другого звука, экстремум спектра которого находится в пределах той же критической полосы, будет ослаблено. И в этом случае громкостное балансирование во имя дифференцированность звучаний бессмысленно, оно может преследовать иную цель - получение колористическим путём звукового монолита, где ни одна из составных частей не является автономной или преобладающей.