La discriminación frecuencial es la capacidad del sistema auditivo de percibir los cambios en el contenido frecuencial de dos sonidos que se presentan consecutivamente.

Fletcher midió el umbral de audición en ausencia y en presencia de máscaras auditivas. Como máscara utilizó ruidos cuya banda era cada vez más amplia. Y observó que, a medida que aumentaba el ancho de banda del ruido enmascarante, el umbral de audición también aumentaba. Pero hasta un cierto valor. A partir de este valor, el umbral de enmascaramiento dejaba de aumentar y se mantenía constante, aunque el ancho de banda del ruido enmascarante no dejaba de aumentar. A la anchura, a partir de la cual no se observa aumento del umbral de enmascaramiento, se la denomina «banda crítica».

La banda crítica es el valor que representa la máxima resolución frecuencial del sistema auditivo. Con ruidos centrados en diferentes frecuencias a lo largo de todo el espectro sonoro, Fletcher pudo comprobar que el ancho de banda crítico es función de la frecuencia. Por debajo de 500 Hz, el ancho de banda crítico es casi constante y tiene un valor de unos 100 Hz. Por encima de 500 Hz, el ancho de banda tiene un valor aproximado al 20 % de la frecuencia central del ruido utilizado como máscara.

Estas bandas críticas permiten dividir el espectro de frecuencias audibles en intervalos sucesivos y no solapados, de una banda crítica de ancho. Estas bandas críticas representan los límites dentro de los cuales dos ondas de diferente frecuencia se perciben como una sola.

Al número de bandas críticas acumuladas hasta una frecuencia cualquiera, se conoce como tasa de bandas críticas. Esta tasa se mide en bark (en honor de Heinrich Georg Barkhausen), que se define como el intervalo de una banda crítica de ancho en cualquier punto del espectro audible.

Cada uno de estos intervalos coincide con distancias equivalentes a lo largo de la membrana basilar, y que corresponden con 1,3 milímetros. En esta distancia, a lo largo de toda la membrana se encuentra el mismo número de células ciliadas, tanto externas, como internas, y de fibras del nervio acústico.