Sobald der Schall in die Ohren eindringt, wird er von den physischen Komponenten des Mittel- und Innenohrs sowie von den Hörzentren des Gehirns verarbeitet. Die Tonhöhenwahrnehmung wird von mehreren Faktoren beeinflusst, einschließlich der Art der Klangverarbeitung im Körper. Die neuronale Kodierung im Gehirn hat einen Einfluss darauf, wie Menschen Geräusche hören. Das Vorhandensein mehrerer Töne, Änderungen der Lautstärke oder der Frequenz von Tonimpulsen können die Wahrnehmung der Tonhöhe beeinflussen. Theorien, die versucht haben, die Tonhöhenwahrnehmung zu definieren, umfassen die Ortstheorie und die Zeittheorie.
Schall dringt in das Ohr ein und wird zuerst vom Trommelfell oder Trommelfell verarbeitet. Es übersetzt dann in Bewegungen in drei kleinen Knochen, bevor es in die Cochlea gelangt, ein spiralförmiges Organ im Innenohr mit Haarzellen, die sich mit Schallwellen bewegen. Die Bewegung der Haare führt zu Signalen, die an den Hörnerv weitergeleitet werden. Verschiedene Frequenzen werden von verschiedenen Teilen der Basilarmembran innerhalb der Cochlea aufgenommen, wie durch die Ortstheorie erklärt. Diese Theorie beschreibt auch, wie nahe beieinander liegende hohe Harmonische nicht als getrennt wahrgenommen werden.
Theoretiker haben auch spekuliert, dass Schall in Bezug auf die Zeit wahrgenommen wird, bekannt als Zeittheorie. Nervenzellen feuern in periodischen Zeitabständen, dienen aber auch der Frequenzanalyse. Eine Kombination der beiden Theorien hilft bei der Erforschung der Natur der Schallwahrnehmung beim Menschen. Die neuronale Aktivität im auditiven Kortex hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Tonhöhenwahrnehmung, wobei Tonhöhenänderungen Bereiche in der rechten Hemisphäre stimulieren. Probleme in den richtigen Temporalbereichen des Gehirns beeinflussen manchmal, wie jemand Tonhöhenänderungen erkennen kann.
Die Unfähigkeit, Tonhöhenänderungen zu verstehen, gehört dazu, taub zu sein. Wenn Melodien in verschiedene Tonarten transponiert werden, wird im Allgemeinen die relative Tonhöhe jeder Note wahrgenommen. Die Schallintensität hat auch einen Einfluss auf die Tonhöhenwahrnehmung. Eine Erhöhung der Intensität von Hochfrequenztönen lässt sie so klingen, als ob die Tonhöhe ansteigt. Wenn Sie die Intensität von niederfrequenten Tönen erhöhen, klingen sie so, als ob die Tonhöhe niedriger würde.
Pulsierende oder anhaltende Klänge haben auch eine andere Tonhöhenwahrnehmung. Im Vergleich zu einem stetigen Puls scheinen Schallpulse mit abnehmender Amplitude eine höhere Tonhöhe zu haben. Geräusche und Töne, die über einem Ton zu hören sind, können seine scheinbare Tonhöhe ebenfalls ändern. Die Tonhöhenwahrnehmung wird daher von internen und externen Faktoren beeinflusst. Ein Ton, der in seiner Tonhöhe konstant bleibt, scheint sich manchmal zu ändern, wie er vom menschlichen Ohr wahrgenommen wird.