Gustav Theodor Fechner, Physiker und Philosoph sowie Ernst Heinrich Weber, Biologe, beides Deutsche Forscher, begründeten in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts, durch ihre Arbeit die Psychophysik. Damit ermöglichten sie, dass in der Psychologie, so auch in der Wahrnehmungspsychologie, auf naturwissenschaftlicher Basis geforscht werden konnte. Grundlage ist das von ihnen formulierte Grundgesetz der Psychophysik aus dem Jahr 1834:

Ein Reiz muss gegenüber einem Schwellenreiz logarithmisch wachsen, wenn er als stärker wahrgenommen werden soll

Das Weber-Fechner Gesetz gilt für jede Art von Sinneswahrnehmung für jedes Lebewesen. Mit diesem Beispiel erklärt sich anschaulich die Bedeutung und Wichtigkeit des logaritmischen Zusammenhangs:

Wenn die Zunahme der Beleuchtungsstärke von 10 auf 12 Kerzen gerade noch wahrgenommen wird, dann sind bei 10 Kerzen zwei zusätzliche Kerzen notwendig, bei 20 Kerzen 4 weitere, bei 30 Kerzen 6 weitere usw.

Der logarithmische Zusammenhang gilt nicht nur für die Psychophysik. Schallpegelberechnungen sowie viele andere Berechnungen in der Akustik basieren auf den Logarithmengesetzen und können nicht mit dem Dreisatz gelöst werden, wie folgendes Beispiel zegt:

Die Schallpegelzegelzunahme von 80 dB auf 83 dB bedeutet keiensfalls eine Zunahme von 3.75%, denn die Pegelzunahme um 3 dB bedeutet eine Verdoppelung des Schallpegels. Analog bedeutet die Verringerung um 3 dB eine Pegelhalbierung.

Der logarithmische Zusammenhang ist Ursache vieler Missverständnisse und fataler Irrtümer. Würde oben genanntes Beispiel nämlich falsch mit einem Dreisatz berechnet, würde eine Pegelzunahme von 0.16 dB resultieren. Mit Logarithmen rechnen können ist keine Garantie, dass Zusammenhänge inder Akustik korrekt begriffen werden.

Während die Schallpegelzunahme um 3 dB mittels schalltechnischen Messungen in der physikalischen Akustik eine Pegelverdoppung bedeutet, bedarf es einer Schallpegelzunahme von durchschnittlich rund 10 dB, damit eine Verdoppelung der Lautstärke wahrgenommen wird.

Durch die Nicht-Linearität des Gehörs, ist der Zusammenang zwischen physikalischer Akustik und Wahrnehmung sehr viel komplexer, weil sie ausserdem freqeunzabhängig ist. Aus diesem Grund werden Lautheitsveränderungen bei tiefen Frequenzen stärker und dadurch als störend und lästig wahrgenommen. Diese Tatsache wird in den meisten zur Normen kaum oder nicht berücksichtigt. Dadurch erklärt sich die  die teils grosse Diskrepanz zwischen physikalischer Akustik und der Hörwahrnehmung, welche zu Recht als semantische Lücke bezeichnet wird, denn Hörwahrnemung kann nicht objektiv gemessen werden. Ein erfahrener Akustiker trägt diesem Umstand so Rechnung, dass für jede Art von Nutzung, die akustische Behaglichkeit sichergestellt wird.

In der Psychophysik interessiert man sich hauptsächlich um die Erklärung folgender Mechanismen:

  1. Wahrnehmungsschwellen: Wie gross muss ein Reiz sein, damit dadurch eine Empfindung, welche wahrgenommen wird, hervorgerufen werden kann?
  2. Unterscheidungsschwellen: Wie gross muss der Unterschied zwischen zwei Reizen sein, damit eine unterschiedliche Empfindung hervorgerufen wird?
  3. Psychophysische Funktionen: Welches sind die technischen Parameter für den direkten Zusammenhang zwischen einer Reizgrösse und der davon hervorgerufenen Empfindungsgrösse?

Was aber steckt dahinter? Warum funktioniert das Gehör nicht linear? Warum also sind die Kurven gleicher Lautstärke so und nicht anders? Warum verläuft die Hörschwelle exakt so und nicht anders?

Eine Mehrheit wird auf diese Fragen antworten, dass dies mit dem Spektrum der Stimme zusammenhängt, welches durch Geschlecht und Körpergrösse bestimmt wird. Es handelt sich also um eine evolutionsbedingte Optimierung der Kommunikation.

Eine psychophysische Erklärung kann folgendermassen lauten. Die Empfindlichkeit des Gehörs ist bereits so gross, dass man beinahe die zufällige Eigenbewegung der Moleküle, den so genannten „Random Walk“, hören kann.Im Innenohr befinden sich die Hörsinnzellen. Es ist der Ort im Ohr, an welchem Schwingungen in Nervenimpulse umgewandelt und  zum Gehirn weitergeleitet werden. Wie alles lebende Gewebe, wird das Innenohr durchblutet. Strömenden Blutkörperchen stossen dabei permanent an die Gefässwände. Wäre das Gehör noch empfindlicher, würde man ein enormes Prasseln hören. Ausserdem wird das Blut vom Herz durch den Kreislauf gepumpt was unter diesen Umständen mit enormen Strömungsgeräuschen verbunden wäre. Das periodische Pumpen bewirkt Druckänderungen und diese Druck­änderungen sind viel grösser als der Schalldruck der beim Hören mit dem Ohr wahrgenommen werden kann. Wäre das Gehör linear, also in tiefen Spektren gleich empfindlich wie bei 1 kHz, so würde der eigene Herzschlag, das Hämmern des „Pumpwerks Herz“, zum absoluten Lärmterror, der die eigentliche Funktion des Gehörs verunmöglichen würde. Durch die Nicht-Linearität des Gehörs, ist die Empfindlichkeit in den Tiefen, bezogen auf 1 kHz, bis zu 70 dB geringer, man bleibt dadurch vom Lärm des eigenen Körpers verschont.