Рассмотрена модель одновременной тональной маскировки, выделяющая компоненты речевого сигнала, воспринимаемые слуховой системой человека. Предложен алгоритм одновременной маскировки на основе этой модели. Показано, что сигнал после одновременной маскировки представляется бинарной структурой, отражающей гармоническую структуру вокализованной последовательности. Экспериментально доказано, что данная структура может быть использована для выделения ключевых (с точки зрения восприятия слуховой системой) участков речи. На базе этой структуры создан алгоритм высококачественной сегментации речевого сигнала на вокализованные и невокализованные участки, не требующий обучения перед применением. По результатам тестирования совместного использования алгоритмов одновременной маскировки и сегментации речевого сигнала получены оценки качества их работы.