Дискретизация по времени и квантование по уровню лежат в основе преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую. Для того, чтобы понять, как дискретизация по времени и квантование могут преобразовать аналоговый звуковой сигнал в последовательность чисел, давайте вначале рассмотрим характеристики этого сигнала.

Аналоговый аудиосигнал — это напряжение, изменяющееся во времени. Чем быстрее звуковой сигнал изменяется во времени, тем выше его частота. Чем больше амплитуда изменений, тем сигнал громче. Таким образом, аудиосигнал имеет два параметра — время и амплитуду — и для его правильной передачи эти параметры необходимо закодировать.

Запись на грампластинке — хороший пример сохранения информации о времени и амплитуде. Размах модуляции звуковой канавки кодирует значение амплитуды звукового сигнала; чем больше эта модуляция, тем больше амплитуда сигнала. Временная информация кодируется благодаря вращению грампластинки с одинаковой угловой скоростью как при записи, так и при воспроизведении. Если мы изменим скорость вращения проигрывателя, то изменятся временные соотношения и, следовательно, частота сигнала.

В цифровом сигнале также должна сохраняться временная и амплитудная информация исходного звука. Но вместо кодирования и записи этих параметров в аналоговой форме (как на грампластинке), в цифровой записи временные и амплитудные параметры сохранены в дискретной форме.

Временная информация кодируется в цифровой аудиосистеме путем периодического измерения мгновенных значений аудиосигнала. Дискретное значение аналогового сигнала называют отсчетом. Амплитудная информация кодируется в результате представления значения каждого отсчета при помощи числа. Этот процесс называется квантованием. Таким образом, дискретизация по времени и квантование по уровню являются основой цифровой звукотехники: дискретизация сохраняет временную информацию, квантование — амплитудную.

В результате выполнения дискретизации по времени и квантования по уровню возникает последовательность двоичных чисел, называемых словами, которые представляют форму аналогового сигнала. Если преобразовать эти двоичные слова обратно в напряжение с сохранением исходных параметров первоначальной дискретизации по времени, то приблизительно будет воссоздана форма аналогового звукового сигнала. Для более точного восстановления исходной формы звукового сигнала необходимо дополнительно сгладить импульсы напряжения прямоугольной формы при помощи фильтра нижних частот. Таким образом дискретизация по времени и квантование по уровню преобразуют непрерывную аналоговую функцию (непрерывно изменяющееся напряжение аналогового сигнала) в последовательность дискретных двоичных чисел. На рис. В-2 показано, как непрерывный аналоговый сигнал преобразуется в двоичные числа и обратно в непрерывный аналоговый сигнал.