El sonido puede ser grabado para almacenarse y reproducirse utilizando las técnicas digitales o analógicas. Ambas producen distorsiones en el sonido, y ambos métodos pueden compararse de forma sistemática. Músicos y oyentes han discutido sobre la superioridad de las grabaciones de sonido digitales frente a las analógicas. Los argumentos a favor de los sistemas analógicos incluyen la ausencia de fuentes de error fundamentales que están presentes en los sistemas de audio digital, incluidos el aliasing y la cuantificación digital. Los defensores de lo digital apuntan a los altos niveles de rendimiento posibles con este sistema, incluida una excelente linealidad en la banda audible y bajos niveles de ruido y distorsión.

Dos diferencias destacadas en el rendimiento entre los dos métodos son el ancho de banda y la relación señal/ruido (relación S/R). El ancho de banda del sistema digital está determinado, según la frecuencia de Nyquist, por el muestreo digital utilizado. El ancho de banda de un sistema analógico depende de las capacidades físicas y electrónicas de los circuitos analógicos. La relación S/R de un sistema digital puede estar limitada por la profundidad de bits del proceso de digitalización, pero la implementación electrónica de los circuitos de conversión introduce ruido adicional. En un sistema analógico, existen otras fuentes de ruido natural, como el ruido de parpadeo e imperfecciones en el medio de grabación. Otras diferencias de rendimiento son específicas de ambos sistemas, como la capacidad de los algoritmos de filtrado (más transparente en los sistemas digitales y saturación armónica y variaciones de velocidad de los sistemas analógicos.

Rango dinámico El rango dinámico de un sistema de audio es una medida de la diferencia entre los valores de amplitud más pequeños y más grandes que se pueden representar en un medio. Lo digital y lo analógico difieren tanto en los métodos de transferencia como en el almacenamiento, así como en el comportamiento exhibido por los sistemas debido a estos métodos.

El rango dinámico de los sistemas de audio digital puede superar al de los sistemas de audio analógicos. Las cintas de casete analógicas de consumo tienen un rango dinámico de 60 a 70 dB. Las emisiones de radio FM analógicas rara vez tienen un rango dinámico superior a 50 dB. El rango dinámico de un disco fonográfico de corte directo puede superar los 70 dB. Las cintas maestras de estudio analógicas pueden tener un rango dinámico de hasta 77 dB. Un LP grabado con una aguja de diamante perfecta tiene un tamaño de característica atómica de aproximadamente 0,5 nanómetros, que, con un tamaño de surco de 8 micrómetros, produce un rango dinámico teórico de 110 dB. Un LP hecho de vinilo perfecto tendría un rango dinámico teórico de 70 dB. Las mediciones indican que el rendimiento real máximo está en el rango de 60 a 70 dB. Normalmente, un convertidor de analógico a digital de 16 bits puede tener un rango dinámico de entre 90 y 95 dB, mientras que la relación señal-ruido (aproximadamente el equivalente al rango dinámico, teniendo en cuenta la ausencia de ruido de cuantificación pero la presencia del silbido de la cinta) de un magnetófono de bobina abierta profesional de ¼ de pulgada estaría entre 60 y 70 dB en la salida nominal de la grabadora.

Los beneficios de utilizar grabadoras digitales con una precisión superior a 16 bits se pueden aplicar a los 16 bits de un CD de audio. Stuart enfatiza que con el tramado correcto, la resolución de un sistema digital es teóricamente infinita y que es posible, por ejemplo, resolver sonidos a −110 dB (por debajo de la escala completa digital) en un canal de 16 bits bien diseñado.

Condiciones de sobrecarga Existen algunas diferencias en el comportamiento de los sistemas analógicos y digitales cuando hay señales de nivel elevado, donde existe la posibilidad de que dichas señales provoquen una sobrecarga del sistema. Con señales de nivel elevado, la cinta magnética analógica se acerca a la saturación y la respuesta de alta frecuencia cae en proporción a la respuesta de baja frecuencia. Si bien es indeseable, el efecto audible resultante puede ser razonablemente despreciable. Por el contrario, los grabadores PCM digitales muestran un peor comportamiento en caso de sobrecarga; las muestras cuyos picos superan el nivel de cuantificación simplemente se truncan, recortando la forma de onda de forma directa, lo que introduce distorsión en forma de grandes cantidades de armónicos de alta frecuencia. En principio, los sistemas digitales PCM presentan el nivel más bajo de distorsión no lineal en la amplitud de señal completa. Lo contrario suele ser cierto en los sistemas analógicos, donde la distorsión tiende a aumentar a niveles altos de señal. Un estudio de Manson (1980) consideró los requisitos de un sistema de audio digital para una transmisión de alta calidad. Llegó a la conclusión de que un sistema de 16 bits sería suficiente, pero señaló la pequeña reserva que proporciona el sistema en condiciones normales de funcionamiento. Por esta razón, se sugirió utilizar una señal de acción rápida limitadora o de 'corte suave' para evitar que el sistema se sobrecargue.

Con muchas grabaciones, las distorsiones en los picos de señal de nivel elevado pueden quedar enmascaradas de manera audible por la señal original, por lo que pueden aceptarse grandes cantidades de distorsión en los picos. La diferencia entre los sistemas analógicos y digitales es la forma del error de la señal de nivel elevado. Algunos de los primeros convertidores de analógico a digital mostraban un comportamiento inadecuado cuando estaban sobrecargados, de forma que las señales de sobrecarga quedaban "envueltas" de positivo a negativo a escala completa. Los diseños de conversores modernos basados en modulación sigma-delta pueden volverse inestables en condiciones de sobrecarga. Por lo general, un objetivo de diseño de los sistemas digitales es limitar las señales de nivel elevada para evitar sobrecargas. Para evitar una sobrecarga, un sistema digital moderno puede comprimir las señales de entrada de modo que no se pueda rebasar la escala digital completa.

Degradación física A diferencia de la copia analógica, las copias digitales son réplicas exactas que se pueden duplicar indefinidamente y sin generación de pérdida, en principio. La corrección de errores permite que los formatos digitales toleren un deterioro significativo de los soportes digitales, aunque no son inmunes a la pérdida de datos. Los discos compactos CD-R de consumo tienen una vida útil limitada y variable debido a problemas de calidad inherentes y de fabricación.

Con los discos de vinilo, se produce una cierta pérdida de fidelidad en cada reproducción. Esto se debe al desgaste generado por la aguja debido al contacto con la superficie del disco. Las cintas magnéticas, tanto analógicas como digitales, se desgastan por la fricción entre la cinta y los cabezales, guías y otras partes del arrastre de la cinta cuando se desliza sobre ellas. El residuo marrón que se deposita durante la limpieza de la trayectoria de la cinta de una grabadora magnética procede de las partículas de recubrimiento magnético desprendido de las cintas. El denominado síndrome del recubrimiento pegajoso es un problema frecuente con las cintas antiguas, que también pueden sufrir arrugas, estiramientos y ondulaciones en los bordes de la base de la cinta de plástico, particularmente debido a lectores de cinta de baja calidad o desalineados.

Cuando se reproduce un CD, no hay contacto físico involucrado, ya que los datos se leen ópticamente usando un rayo láser. Por lo tanto, no se produce tal deterioro de los medios, y el CD, con el cuidado adecuado, sonará exactamente igual cada vez que se reproduzca (descontando el envejecimiento del reproductor y del propio CD). Sin embargo, esto es un beneficio del sistema óptico de lectura, y no de la propia grabación digital, y el formato Laserdisc disfruta de los mismos beneficios de la ausencia de contacto utilizando señales ópticas analógicas. Los CD sufren de degradación y se alteran lentamente con el paso del tiempo, incluso si se almacenan correctamente y no se reproducen. El M-DISC, una tecnología óptica grabable que se comercializa a sí misma como legible durante 1000 años, está disponible en ciertos mercados, pero a finales de 2020 nunca se ha vendido en el formato CD-R. (Sin embargo, el sonido podría almacenarse en un M-DISC emulando un DVD-R utilizando el formato DVD-Audio).

Ruido Para las señales de audio electrónico, las fuentes de ruido incluyen ruido mecánico, eléctrico y térmico en el ciclo de grabación y reproducción. Se puede cuantificar la cantidad de ruido que agrega un equipo de audio a la señal original. Matemáticamente, esto se puede expresar mediante la relación señal/ruido (relación S/R). A veces, en su lugar, se cita el rango dinámico máximo posible del sistema.

Con los sistemas digitales, la calidad de reproducción depende de los pasos de conversión de analógico a digital y de digital a analógico, y no depende de la calidad del medio de grabación, siempre que sea adecuado para retener los valores digitales sin errores. Los medios digitales capaces de almacenamiento y recuperación de bits perfectos han sido un lugar común durante algún tiempo, ya que generalmente se desarrollaron para el almacenamiento de software que no tiene tolerancia a errores.

El proceso de conversión de analógico a digital, según la teoría, siempre introducirá distorsión de cuantificación. Esta distorsión se puede representar como ruido de cuantificación no correlacionado mediante el uso de tramado. La magnitud de este ruido o distorsión está determinada por el número de niveles de cuantificación. En los sistemas binarios, esto se determina y generalmente se expresa en términos del número de bits. Cada bit adicional agrega aproximadamente 6 dB a la relación S/R. Por ejemplo, 24 x 6 = 144 dB para cuantificación de 24 bits, 126 dB para 21 bits y 120 dB para 20 bits. El sistema digital de 16 bits de Red Book audio CD tiene 216 = 65.536 posibles amplitudes de señal, lo que teóricamente permite una relación S/R de 98 dB.

Retumbo El retumbo es una forma de ruido característico causado por imperfecciones en los cojinetes de los tocadiscos, lo que hace que el plato tienda a tener una pequeña cantidad de movimiento además de la rotación deseada, causando que la superficie del tocadiscos también se mueva hacia arriba y hacia abajo y de lado a lado ligeramente. Este movimiento adicional se agrega a la señal original en forma de ruido, generalmente de muy bajas frecuencias, creando un sonido retumbante durante los pasajes silenciosos. Los tocadiscos muy económicos a veces usaban rodamientos de bolas, que es muy probable que generen cantidades audibles de vibración. Los tocadiscos más caros tienden a usar cojinetes de deslizamiento masivos, que es mucho menos probable que generen cantidades de ruido significativas. El aumento de la masa de la plataforma giratoria también tiende a reducir el ruido. Un buen tocadiscos debería tener un ruido mecánico de al menos 60 dB por debajo del nivel de salida especificado por la cápsula fonocaptora.Driscoll, R. (1980). Practical Hi-Fi Sound, 'Analogue and digital', pages 61–64; 'The pick-up, arm and turntable', pages 79–82. Hamlyn. . Debido a que no tienen partes móviles en la ruta de la señal, los sistemas digitales no están sujetos a este tipo de ruidos.

Lloro y trémolo