声音是由物体振动产生的机械波，通过空气、固体或液体等介质传播，最终被人耳感知。在自然界中，声音表现为连续变化的物理量，即模拟信号。模拟音频信号的特征可以用振幅、频率和相位来描述。振幅反映了声音的强弱，对应我们听到的音量大小；频率决定了声音的音调高低，高频声音尖锐，低频声音低沉；相位则与声音的波形形状相关，在复杂声音的合成与处理中起到重要作用。例如，当我们弹奏钢琴时，不同琴弦的振动产生不同频率和振幅的声音，这些声音混合在一起，形成了美妙的音乐。
为了将模拟声音信号转换为数字信号，首先需要进行采样。采样就是以固定的时间间隔对模拟音频信号的瞬时值进行测量。采样频率是指每秒采样的次数，单位为赫兹（Hz）。根据奈奎斯特采样定理，为了能够准确地还原原始声音，采样频率必须至少是原始声音最高频率的两倍。例如，人类听觉的频率范围大约是20Hz - 20kHz，所以在音频数字化时，常用的采样频率有44.1kHz（CD音质）和48kHz等，这样可以保证能够完整地记录人耳可听范围内的声音信息。
采样得到的是一系列离散的样本值，但这些值仍然是模拟量，需要进一步量化。量化是将采样得到的模拟样本值映射到有限个离散的数字值上。量化位数表示每个样本值用多少位二进制数来表示，常见的量化位数有8位、16位、24位等。量化位数越高，能够表示的数值范围就越大，精度也越高，声音的细节和动态范围也就更好。例如，8位量化可以表示256个不同的数值，而16位量化则能表示65536个不同的数值，后者在声音还原上更加细腻，能够更好地表现出声音的细微变化。
经过采样和量化后，得到的数字音频数据还需要进行编码。编码的目的是将量化后的数字信号按照一定的格式和规则进行组织，以便于存储、传输和处理。常见的音频编码格式有WAV、MP3、AAC等。WAV格式是一种无损编码格式，它直接存储采样和量化后的原始音频数据，文件较大，但音质无损；MP3和AAC则是有损压缩编码格式，它们通过去除人耳难以察觉的音频信息，在保证一定音质的前提下，大大减小了文件大小，便于在网络上传输和在移动设备上存储。
在音乐制作领域，声音数字化使得音乐创作、编辑和混音变得更加便捷和高效。音乐制作人可以利用数字音频工作站（DAW），对数字化的音频进行剪辑、添加特效、调整音色等操作，创作出丰富多彩的音乐作品。同时，数字化的音乐文件也方便了音乐的传播和分享，人们可以通过互联网随时随地收听自己喜欢的音乐，极大地丰富了音乐娱乐体验。
在通信领域，声音数字化是实现语音通信的基础。无论是传统的电话通信，还是现代的网络语音通话，都需要将语音信号数字化后进行传输。此外，声音数字化也为语音识别技术的发展提供了支持。通过对数字化的语音信号进行分析和处理，计算机可以识别出语音中的内容，实现语音控制、语音转文字等功能，广泛应用于智能语音助手、自动驾驶等领域。
