Kuinka oikeat 5.1 äänet voidaan saada kuulokkeisiin?

Yleisesti äänen suunta havaitaan ihmisen auditorisessa järjestelmässä, mikä sijaitsee aivoissa. Ihmisillä on kaksi korvaa, joten kahdella signaalilla täytyy olla mahdollista luoda kaikki suunnat ääneen, mitä ihminen voi havaita. Sunnan havaitsemisessa auttaa korvan ja vartalon eri osien aiheuttamat kuviot ääneen. on hyvin tärkeää myös, että molemmat korvat saavat oikeanlaisen ristikorrelaation, jotta äänen suunnasta voidaan olla varmoja. Tätä varten molemmat korvat ovat prosessissa tärkeitä.

Yksi tärkeä paikannusmekanismi kuulojärjestelmällä on pienet pään liikkeet. Se on etu/taka erottelua varten yksi tärkeimmistä. Otetaan esimerkki jossa ääni tulee suoraan kuulijan takaa: Nyt jos kuulija kääntää päätä vähänkin oikealle, saa oikea korva äänen hiukan ennen vasenta. Mikäli ääni olisikin tullut edestä, olisi sen sijaan vasen korva saanut sen ensin. Vastaavat mekanismit pätevät jokaiseen suuntaan 3D-avaruudessa, mutta monimutkaisemmalla tavalla. Ihmisen kuulo perustuu suurelta osin myös päästä ja korvista riippuviin siirtofunktioihin,  Head-Related Transfer Function (HRTF), jotka ovat molemmille korville erilaisia riippuen äänen suunnasta. Lisäksi nämä HRTF:t vaihtelevat dynaamisesti kun pää liikkuu. Tämän takia HeaDSPeaker hyödyntää maailman ensimmäinenä viiveetöntä päänseurantaa. Kun pään asennon tunnistinta voi käyttää hetken aikaa suuntien "varmentamiseen", on suuntakuulo erinomainen vaikka pää pidettäisiin paikallaan. Suinkaan päätä ei siis tarvitse kokoajan heiluttaa monikanavaäänestä tunnistaisi helposti äänikanavien suunnat. Pään asennon seuranta voidaankin ajatella eräänlaisena opetusmekanismina, joissa auditorinen järjestelmä totutetaan nopeasti kuulemaan äänien suunta kuulokkeilla.

Se mikä erotteleekin HeaDSPeakerin toisista kuuloke "surround" algoritmeista on se, että kuulijalla on käytössään kaikki tosi-elämästä opitiut mekanismit äänen suunnan kuulemiseen. Auralisointi ei tapahdu pelkillä HRTF:illä kuten monissa muissa sovelluksissa, vaan dynaaminen viiveetön korrelaatio on myös mukana.

Jos pelkästään 5.1 kanavaisten äänien suunnat mallinnetaan DSP:llä, kuulostaisi ääni siltä että se tulisi todella läheltä, joskus jopa pään sisältä. Tämän takia HeaDSPeakerissa on hienovarainen renderöintiyksikkö, joka lisää ääneen etäisyyttä. Kysymyksessä ei ole kaiku tms. efekti, vaan kuulojärjestelmän etäisyyden mittaamiseen käytettävien todellisten ominaisuuksien simulointi DSP:llä. Myös tämä malli on dynaaminen eli reagoiva pään asentoon.

Seuraavassa kuvassa on yksinkertaistetusti HeaDSPeakerin DSP järjestelmä antureineen. DSP-yksikössä on pääseuraimen lähetin ja auralisaation hoitava prosessori. Prosessorilla on kokoajan käytössään data joka ilmaisee pään kulloisenkin asennon. Kulmaprosessori päivittää auralisoinnin (5:n eri kanavan suuntainformaation) ja renderöinnin (etäisyyden) suhteutettuna pään asentoon. Tämän jälkeen HeaDSPeaker auralisoi monikanavaäänen uudenlaisella dynaamisella algoritmillaan, jolloin kuuntelija kuulee monikanavaäänen aivan kuin se tulisi pään ulkopuolisista oikeista kaiuttimista. Prosessi päivittää 820 kertaa sekunnissa kaiuttimien "paikkaa", joten äänikuva ei lagaa eikä "teleporttaudu" vaikka kuuntelijan pää likkuu. Pään liike antaa uskomattoman hyvä etu/taka kanavaerottelun, joten enää ei tarvitse arvailla peleissä ja elokuvissa, missä suunnassa jokin äänen aiheuttama tapahtuma sijaitsee, sillä sen kuulee.