ヘルムホルツは聴覚の共鳴器理論を提唱しました。これによれば、人間の耳は特定の周波数に調整された共鳴器として機能します。この理論によれば、鼓膜と耳小骨は音波を蝸牛内の液体の機械的振動に変換します。蝸牛には、特定の周波数の音を増幅するさまざまな周波数に調整された共鳴器が含まれています。音波の周波数に同調された共鳴器の刺激は、音程の感覚として知覚されます。
したがって、ヘルムホルツの理論によれば、聴覚は蝸牛の共鳴特性に基づいており、これにより複雑な音声信号の個々の周波数成分を分離することが可能になります。この理論は、ピッチの知覚メカニズムの最初の科学的説明を提供し、聴覚系の動作に関する現代の考え方の基礎を築きました。
ヘルムホルツは聴覚の理論について直接書いたわけではありませんが、人間の聴覚能力を含む人間の生理学と解剖学を研究しました。彼自身、科学著作の 1 つでこの理論を次のように説明しています。
「人間の聴力において非常に大きな役割を果たしているのは外耳道の壁で、これは犬や馬と比べるとさらに顕著です。耳の他の部分と同様に、ここでは人間の耳の間に最も大きなスペースがあります。」