Äänten saapuessa korvaan ne ohittavat tyvilevyn, jossa karvasolut ärsyyntyvät äänten taajuuden mukaan. Tyvilevy on verrattavissa liiketunnistimella varustettuun valaisimeen. Jos tyvilevyn tietyssä kohdassa kasvaa aktiivisuus, se lähettää sähköisen signaalin kuuloaivokuoreen. Kuuloaivokuoressa sijaitsee tonotooppinen kartta, jossa korkeat ja matalat äänet ulottuvat aivokuoren pinnan yli. Aivojen eri alueet reagoivat erilaisiin sävelkorkeuksiin ja siksi voimme sanoa, että aivoissa on eräänlainen kartta sävelkorkeuksista. Jos aivoihin asettaa elektrodeja, voidaan pelkästään aivotoimintaa seuraamalla määrittää, mitä sävelkorkeuksia koehenkilö juuri kuuli. Musiikki perustuu enemmän sävelkorkeuksien suhteisiin kuin absoluuttisiin säveltasoihin, mutta aivot sen sijaan kiinnittävät huomion juuri absoluuttisiin säveltasoihin.

Sisäkorvan simpukkatiehyeen tyvilevy pitää sisällään taajuuden suhteen valikoivia karvasoluja, jotka virittyvät tietylle taajuusalueelle sen mukaan, onko kuultu taajuus korkea vai matala. Matalilla, keskitason taajuuksilla ja korkeilla taajuuksilla on tyvilevyllä selkeästi omat paikkansa. Koska eri sävelet tyvilevyn pinnalla leviävät pinnanmuotojen mukaan, kutsutaan tätä korvan tonotooppiseksi kartaksi. Jos elektrodeja asennetaan kuuloaivokuorelle ja soitetaan korvaan puhdasta säveltä 440 hertsin taajuudella, kuuloaivokuoren neuronit virittyvät tarkasti samalla taajuudella saaden elektrodit lähettämään 440 hertsin taajuudella sähköimpulsseja. Toisin sanoen: mikä menee korvasta sisään, tulee samana aivoista ulos.

Jos ihmisen kuulo ei ole millään tavalla heikentynyt, hänen kuuloalueensa on normaalisti 20 hertsistä 20 000 hertsiin. Tämä ei valitettavasti aina tarkoita sitä, että kuulija välttämättä kuulee sävelkorkeuden samalla alueella. Pianon ollessa vireessä sen matalin sävel tuottaa 27,5 hertsin taajuudella värähtelyä. Jos vertaamme analogiaa esimerkiksi ihmisen näkökykyyn, havaitsemme nopeasti, että suunnilleen samalla liikkeen nopeudella meille esitetyt still-, dia- tai sarjakuvat tuottavat meille illuusion jatkuvasta liikkeestä. Ihmisen silmän erottelukyky aistii kuvat, jotka sille näytetään nopeudella 24 kuvaa sekunnissa – vaikka kuvat ovat pysäytyskuvia – jatkuvasti liikkuvana kuvana. Muinoiset mykänaikakauden filmit esitettiin kuvanopeudella 16-18 kuvaa sekunnissa, joka oli esitysnopeutena vielä hieman liian hidas, jotta kuva-aistimus tuottaisi aivoissamme hienostuneen kokemuksen liikkuvasta kuvasta. Filmin jokainen kuva tuotetaan 35-millisessä filmiprojisoinnissa noin sekunnin 1/48-osassa ja filmin jokaisen kuvan välissä on vielä musta kuva, joka peittää linssin saman ajan stillkuvien kanssa. Vaikka liikkuvaa kuvaa ei meille ole tarkasti ottaen tuolloin edes esitelty, havaitsimme kuitenkin hienostuneen pehmeän ja jatkuvan liikesarjan.

Milloin ihminen aistii pianosta soitetun matalimman 27,5 hertsin sävelen, useimmat lajitoverimme eivät kuitenkaan erota sen selvää sävelkorkeutta. Suurin osa ihmisistä ei kuule yli 20 000 hertsin ääniä ja yleensä yli 60 ikävuoteen mennessä useimmat ihmiset eivät edes kuule yli 15 000 hertsin ääniä sisäkorvan karvasolujen jäykistymisestä johtuen. Hertsi – jonka tunnus on Hz – on kansainvälisen yksikköjärjestelmän mukainen taajuuden yksikkö. Yksi hertsi tarkoittaa taajuutta, jonka jakson kesto on yksi sekunti. Saksalainen fyysikko Heinrich Rudolf Hertz (s. 22.2.1857 Hampuri ja k. 1.1.1894 Bonn) rakensi vuonna 1888 laitteen, jolla havaittiin ensimmäisen kerran radioaaltoja tuottava sähkömagneettinen säteily. Karlsruhessa Heinrich Hertz suoritti sähkömagneettisia kokeita vuonna 1887 ja hän synnytti kipinäpurkauksen avulla säteilyä, jota tänä päivänä kutsumme mikroaalloiksi. Aallonpituus voitiin mitata synnyttämällä seisovia aaltoja. Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä annettiin Heinrich Hertzin kunniaksi värähdystaajuuden yksikön nimeksi hertsi.

Fyysikko Heinrich Hertz.

Nykyviritysjärjestelmän standardi on sellainen, että yksiviivainen A viritetään 440 hertsiin. Miksi näin on? Se ei välttämättä perustu yhtään mihinkään ja itseasiassa voidaan täysin vapaasti sopia, että kyseisen sävelen viritys onkin esimerkiksi 438 hertsiä tai 443 hertsiä. Muun muassa Wolfgang Amadeus Mozartin elinaikoihin oli käytössä erilainen standardi viritykseen kuin nykyisin. Ihmiset saattavat hyvinkin kokea, että viritystason muutos vaikuttaa esitettävän musiikin sointiin ja soitinten ääneen. On olemassa myös puritaaneja, jotka haluavat kuulla esimerkiksi barokkimusiikkia täysin alkuperäisin soittimin, sillä näissä soittimissa on täysin erilainen ääni, koska nämä soittimet on tehty soitettaviksi alkuperäisessä viritysjärjestelmässä. Tämä on myös puhdasoppisuuden vaalijoille hyvin tärkeää. Pystymme virittämään sävelkorkeudet periaatteessa mihin tahansa siksi, että musiikin todellisuudessa määrittelee sävelten suhde toisiinsa.

Musiikkijärjestelmän jokainen sävel kuulostaa korvissamme olevan yhtä kaukana naapuristaan. Hertseillä mitatut sävelten taajuudet eivät vaihdu yhtä tasaisesti siirryttäessä sävelestä toiseen. Musiikkijärjestelmässämme jokaisen sävelen taajuus on noin kuusi prosenttia suurempi, kuin sitä edeltäneen sävelen taajuus. Kromaattinen asteikko tarkoittaa musiikkijärjestelmässämme sitä, että 12 säveltä on suunnilleen tasaisesti jaettu yhtä pitkillä sävelväleillä. Jos tästä sävelten joukosta poimitaan tietyllä tavalla vain seitsemän säveltä, saadaan duuriasteikko tai molliasteikko, joihin asteikkoihin meidän länsimainen musiikki pohjautuu. Duuriasteikon voimme muodostaa mistä tahansa sävelestä siten, että asteikon seuraava sävel on kokosävelaskelen korkeampi sävel, kolmas sävel jälleen kokosävelaskelen korkeampi sävel, neljäs vain puolisävelaskelta korkeampi, viides jälleen kokosävelaskel korkeampi, kuuden kokosävelaskelen korkeampi samoin kuin seisemäskin. Seitsemännen ja kahdeksannen sävelen väli on puolisävelaskel. Asteikon lähtösävelen ja päätössävelen väli on yksi oktaavi. Pianon koskettimilla helpoin tapa muodostaa duuriasteikko, on lähteä C-sävelestä, jolloin C-duuriasteikko muodostuu sävelistä C-D-E-F-G-A-H-C.

Koko- ja puolisävelaskelia järjestelemällä hieman toiseen järjestykseen on mahdollista luoda uusia asteikkoja. Asteikon eri sävelet ovat asteita; asteikon ensimmäinen sävel on ensimmäinen aste ja toinen sävel toinen aste jne. Kun käytämme edelleen pianon valkoisia koskettimia hyväksemme, mutta teemme asteikon lähtien sävelestä A, muodostuu asteikosta luonnollinen molliasteikko. Ensimmäisen ja toisen asteen väli asteikossa on nyt kokosävelaskel, seuraava sävelväli on puolisävelaskel, jälleen kokosävelaskel, kokosävelaskel, puolisävelaskel, kokosävelaskel ja viimeisenä jälleen kokosävelaskel. Voimme tehdä asteikon jälleen lähtien mistä tahansa lähtösävelestä ja jos asteikon sävelten keskinäiset välit säilyvät tämän ”kaavan” mukaisina, on kyseessä aina luonnollinen molliasteikko. A-molli (luonnollinen) sävelinä on siis A-H-C-D-E-F-G-A. Kuten duuriasteikolla, myös molliasteikolla ollessamme musiikki yleensä palaa takaisin perussävelelle, mutta ne soinnut asteikon eri asteilla ja tunnesisältö on täysin erilainen molliasteikolla kuin duuriasteikolla.

Hyvin pitkälti kulttuurillisista syistä johtuen liitämme duuriasteikkoihin voitokkaita ja onnellisia tunteita. Molliasteikkoihin taas puolestaan liittyy surullisia ja epäonnistumisen tunteita. Länsimaissa musiikinteoria tunnistaa kolmenlaisia molliasteikkoja: luonnolliset, harmoniset ja melodiset molliasteikot. Asteikkoja on olemassa erilaisia. Jos käytetään esim. viisisävelistä pentatonista asteikkoa, saadaan luotua helposti vaikutelma arabialaisesta tai kiinalaisesta kulttuurista, sillä näissä kulttuureissa käytetään kyseisiä asteikkoja menestyksellä.

Soinnuista puhumme silloin, kun otamme asteikolta vähintään kolme säveltä yhtäaikaa soimaan. Kolmisointu muodostetaan asteikon ensimmäisestä, kolmannesta ja viidennestä sävelestä. Kun nämä sävelet otetaan eri järjestyksessä, puhumme soinnun eri käännöksistä. Sointuihin vodaan toki lisätä myös samalla periaatteella useampia säveliä. Nuoret ihmiset ovat joustavia ja heidän aivonsa ottavat vastaan uusia asioita suorastaan imemällä, liittäen ne hermostollisiin kytkentöihimme. Vanhetessamme hermoverkot eivät enää ole aivan yhtä joustavia, ja uusien musiikkijärjestelmien ja kielijärjestelmien sisäistäminen syvällä hermostossa muuttuu vaikeammaksi.

Jos laulaja tai muusikko tuottaa musisoidessaan sävelen hieman liian korkealta, hänen sanotaan olevan ylävireinen. Jos hän taas tuottaa säveliä hieman liian matalalta, hän on vastaavasti alavireinen. Varsinkin yhteissoitossa tämä epävireisyys kuulostaa aivan kauhealta pitkään jatkuessaan.

Kun säveliä tuotetaan esimerkiksi jollakin instrumentilla, soi yksittäisen sävelen värähtelyn kanssa aina samanaikaisesti useita säveliä, ei vain yksittäinen sävel. Näitä muita säveliä, jotka soivat samanaikaisesti yhdessä tämän tuotetun sävelen kanssa kutsutaan yläsäveliksi. Hitain värähtelyn taajuus eli matalin tuotettu sävelkorkeus on tietysti se, johon tässäkin viitataan perustaajuutena. Jos aivoja petetään soittamalla jaksoja, jotka poikkeavat yläsävelsarjasta, alkavat aivot korjata virettä pois alkuperäisestä perustaajuudesta. Tämä on ikään kuin aivojen kompromissi ristiriitaiseen tilanteeseen.