La diferencia clave entre las tecnologías analógicas y digitales es que la primera registra las formas de onda tal como son, mientras que la segunda convierte las formas de onda analógicas en conjuntos de números, registrando los números en su lugar. Cuando se reproducen, los números se convierten en una corriente de voltaje que se aproxima a la onda original.
La tecnología analógica nos trajo a Chuck Berry, Elvis y The Beatles en discos de vinilo, 8 pistas y casetes. Con los dispositivos digitales actuales, las grabaciones de estudio originales se pueden limpiar, remasterizar y distribuir como archivos digitales que suenan mejor que esos discos de larga duración (LP). Si bien las cintas y los LP se desgastan con el uso, una grabación digital suena exactamente igual sin importar cuántas veces se reproduzca. También se puede copiar y mover fácilmente entre dispositivos de almacenamiento.
Puede parecer contrario a la intuición que una tecnología que convierte una forma de onda analógica en números suene mejor que una que registra la forma de onda tal como es, pero la tecnología digital logra esta hazaña a través del muestreo. Cuando se graba una forma de onda como la música con una grabadora digital, la música se muestrea varios miles de veces por segundo. Para una grabación con calidad de CD, la frecuencia de muestreo promedio es de 44,000 veces por segundo. Eso es 44,000 números almacenados por cada segundo de música. Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más precisa será la grabación, aunque llega un punto de rendimientos decrecientes considerando que el archivo crece mientras el oído humano deja de poder escuchar una diferencia más allá de cierto punto. Cuando el dispositivo reproduce el archivo digital, la forma de onda se reconstruye, un bit a la vez a la velocidad del rayo.
Puede comparar la tecnología digital con dibujar una caricatura en el borde inferior de un bloc de notas, cambiando ligeramente el dibujo en cada página sucesiva. Si repite el dibujo hasta el final del bloc, luego voltea las páginas, la figura parece moverse suavemente de la forma en que la dibujó. Puede cruzar la página, estornudar, agacharse o correr. De la misma manera, el dispositivo digital reproduce los números tan rápidamente que los muestreos se combinan para «redibujar» la forma de onda analógica en su forma original.
Al comprar música digital en línea, algunas personas eligen una frecuencia de muestreo más baja para archivos más pequeños. Cuando se reproduce música MP3 en un dispositivo de mano o en un reproductor portátil económico, puede ser difícil diferenciar entre la música muestreada a 44,000 veces por segundo y la música muestreada a velocidades más bajas. Sin embargo, al reproducir los archivos en un estéreo de automóvil, estéreo doméstico o sistema de sonido envolvente decente, la pérdida de calidad será más notoria.