У нас два уха, а источник звука относительно них никогда не находится точно по оси впереди-сзади. 

Кроме того голова и тело у нас постоянно в движении, хотя и незаметно.

Кроме того ушные раковины имеют неправильную форму, благодаря чему звуки спереди и сзади приходят и слышатся по-разному.

Впрочем, если поместить человека в идеальную звуковую студию в которой нет эха, выключить свет, то показано, что определение источника звука впереди или сзади (и вверху или внизу) уже затруднено.

Согласно вики:

1 Разница в средней амплитуде (исторически первый обнаруженный принцип): для частот выше 1 кГц, то есть таких, что длина звуковой волны меньше, чем размер головы слушающего, звук, достигающий ближнего уха, имеет бо́льшую интенсивность.

2 Разница в фазе: ветвистые нейроны способны различать фазовый сдвиг до 10-15 градусов между приходом звуковых волн в правое и левое ухо для частот в примерном диапазоне от 1 до 4 кГц (что соответствует точности в определении времени прихода в 10 мкс).

3 Разница в спектре: складки ушной раковины, голова и даже плечи вносят в воспринимаемый звук небольшие частотные искажения, по-разному поглощая различные гармоники, что интерпретируется мозгом как дополнительная информация о горизонтальной и вертикальной локализации звука.