數字音頻是通過電腦以及數字設備等方式來表示模擬信號，并將其進行錄制、回放的一種方法。與視頻的幀類似，數字音頻也是由一系列的采樣樣本組成的，聲音的回放其實就是這些樣本序列的再構成。數字音頻有許多不同的格式，不同格式的數字音頻則是有著不同的保真度和動態(tài)范圍。

數字音頻本質上來講是有限的。聲學聲音和模擬信號都是由實際存在的、流動著的波形構成的，而數字信號則是實際存在著的物體的近似值。就像由無數的幀組成的視頻一樣，數字音頻也是由一系列的采樣樣本構成的。

本文將會著重介紹脈沖編碼調制（PCM），這是最常用的數字音頻編碼系統。而其他的系統，諸如DTS以及杜比數字等，則在電影和技術行業(yè)更為常用。

Avid Pro Tools

在PCM音頻系統中，信號每秒被多次采樣，每個采樣都記錄了某一特定時刻波的振幅。由于模擬波形并不能被完美無缺地重建，因此每個采樣都是取的近似值。而當這些樣本按順序播放時，便可以準確地重新再現聲音。

與模擬音頻中用頻率和振幅兩個要素來定義聲音一樣，數字音頻也有兩個主要的參數：采樣率和位深度。采樣率指的是聲音每秒被采樣的次數，而位深度指的則是每個采樣所能夠捕獲的動態(tài)范圍量。

CD的標準采樣率為44.1kHz，看上去這個數字好像是一個很隨機的選擇，但是其實根據奈奎斯特的香農采樣定理，采樣率必須要高于捕獲最高頻率的兩倍。而人耳的聽覺上限是20kHz，因此需要大于40kHz的采樣率才能捕獲整個范圍（而額外的4.1kHz則是為了避免一種名為“混疊”的失真現象）。

理論上，44.1kHz的采樣率已經足夠我們準確地再現任何聲音了，但是還是有更高的采樣率的存在。

另一種最為常見的采樣率便是48kHz，它是電影以及視頻聲音的主要標準。這是因為它的設計與現有的每秒24幀的電影幀速率標準相互集成。而與奈奎斯特頻率類似，24幀是剛好可以使得一系列圖像看起來像是流暢的運動圖像的神奇數字。

而音頻采樣率必須要是幀速率的倍數，才能保持同步，44.1kHz會隨著時間的推移而導致明顯的音畫不同步現象，因此48kHz的采樣率最為合適。

更高的采樣率也被廣泛使用，但這些采樣率的必要性卻飽受爭議。支持者稱超高頻率的采樣率巧妙增加了保真度，并為信號添加了“味道”；而反對者則認為，44.1已經足夠，而且采樣率越高，文件大小也會越大，并且在抖動到較低采樣率時，會無可避免地產生“偽陰影”。

這些更高的采樣率通常都是44.1或者48的倍數，例如88.2、96以及192kHz都是現代設備和軟件中常用的采樣率選項。

比特深度決定了文件的動態(tài)分辨率，類似數碼照片那樣。每個“比特”可以傳送4個振幅數值（兩個正值兩個負值），因此每個樣本所含的比特越多，也就代表著動態(tài)范圍越大。

這并不意味著，比特深度越高，音量就會越大；但是，更高的比特深度聽起來會更加真實，因為它們可以做到更加準確地再現聲音（就好比高分辨率的照片）。以下是常見采樣率及其統計數據的概述：

4-bit：16個數值，24dB的動態(tài)范圍。有時也會用于極低保真的“bitcrushed”效果器上。

8-bit：256個數值，48dB的動態(tài)范圍。經常用于早期的經典的視頻游戲系統。

16-bit：65536個數值，96dB的動態(tài)范圍，CD音頻的標準比特深度。

24-bit：16777216個數值，145dB的動態(tài)范圍，最常用的比特深度。

32或者 64-bit：“浮點”，目前可以做到提供最佳信噪比的數值，但是尚未被廣泛采用。

PCM音頻可以為用戶提供多種格式的編碼，這些格式分為兩大類：有損和無損。無損格式完美保留了錄制時捕獲的任何信息，但會占用較大的硬盤空間。

有損格式會創(chuàng)建壓縮文件（注意，數據的壓縮和音頻的“壓縮”是不一樣的），有損格式的文件占用的硬盤空間會明顯減少，但是同樣會犧牲一部分音質，甚至會產生“偽陰影”。以下是常用的文件格式的概述：

無損格式

WAV （波形音頻文件格式）：錄音設備在錄制原始未壓縮音頻文件時的常用格式。廣播WAV文件（.BWF）可以存儲大量的額外元數據。

AIFF（音頻交換文件格式）：和WAV相似，是apple設備專用格式。

FLAC（免費無損音頻編解碼器）：一種開源格式，可以在不犧牲音質的前提下對文件進行壓縮，但是并非所有播放器都支持。

ALAC（Apple無損音頻編解碼器）：效率略遜色于FLAC，Apple設備專用。

有損格式

mp3（Mpeg音頻層III）迄今為止最常見的壓縮文件格式，在便攜式音樂播放器問世時得到普及。

AAC（高級音頻編碼）一種旨在提高mp3質量的替代方案。

OGG （Ogg Vorbis）維基百科、Spotify 以及某些視頻游戲的開源替代品，但是個人用戶使用并不方便。（有趣的是，Vorbis其實是Terry Pratchett筆下的Discworldbook系列中的一個登場角色。）