Изучая звуковую сторону языка, фонетисты-исследователи анализируют речь разных и достаточно ограниченных по числу участников групп носителей языка: носителей литературной нормы (чаще всего — петербуржцев и москвичей), носителей диалектов, представителей различных социальных групп. В качестве речевого материала чаще всего используются записи прочитанных письменных текстов, а в последние годы и спонтанная речь. Результатом исследований являются параметры речи усредненного представителя каждой такой группы, и они-то и принимаются в качестве «нормы» для каждой из этих групп.
В условиях естественного речевого общения слушатель имеет дело с акустическим речевым сигналом конкретного носителя языка, и параметры этого сигнала чаще всего существенно отличаются от усредненных характеристик, полученных в экспериментальных условиях.
Экспериментально-фонетические исследования ведутся методом «сверху-вниз» — от значения к форме. Исследователь заранее «знает», где в анализируемом сигнале возникают явления, обеспечивающие адекватное понимание речи (позиции словесного и фразового ударения, положение интонационного центра и синтагматической границы и т. д.), и измеряет физические параметры сигнала, соответствующие этим явлениям.
Восприятие речи происходит «снизу-вверх», т. е. информация для принятия лингвистических решений извлекается только из исходного акустического сигнала. Другими словами, позиция словесного и фразового ударения, тональный акцент и положение интонационного центра, наличие или отсутствие пограничных маркеров могут быть установлены только на основании анализа выделенных из речевого сигнала признаков.
Экспериментальная фонетика оперирует данными инструментального анализа речевого сигнала, т. е. набором физических характеристик, точность измерения которых ограничивается только точностью используемых «приборов». Результаты измерений соотносятся с «заранее известными» коммуникативно значимыми событиями в сигнале. Полученные сведения позволяют с успехом решать задачи обучения правильной речи, их использование при создании систем синтеза речи по тексту обеспечивает повышение качества и естественность синтезированной речи.
При восприятии речи когнитивная система человека работает не с самими физическими параметрами сигнала, а с результатами их субъективного преобразования периферическими уровнями слуховой системы, а в правилах принятия решений учитываются имеющиеся у слушателя знания о языке. Соответственно, во внимание принимаются только те изменения в исходном сигнале, которые способна обнаружить слуховая система.
В этих условиях невозможно прямое использование фонетических данных для описания процесса восприятия речи.