Звуковой сигнал представляет колебания воздушной среды, которые описываются акустическим полем сложной формы. Источником звукового сигнала могут быть как естественные, так и искусственные акустические системы, например звуко- или речеобразующие системы человека и животных, музыкальные инструменты, различные технические устройства. Звуковые сигналы служат для передачи информации от источника к приемнику или слушателю. Дальность связи, которая может быть установлена непосредственно с помощью звуковых сигналов, обычно невелика и составляет величину порядка ста метров.
Развитие науки и техники в XIX в., в частности изобретение телефона А. Г. Беллом и фонографа Т. Эдисоном в 1876-77 гг., позволило устранить естественные ограничения на дальность передачи информации, содержащейся в звуковых сигналах как в пространстве, так и во времени. Теоретической основой указанных изобретений стало понятие аналогового сигнала.
Аналоговый сигнал представляет некоторый непрерывно изменяющийся физический параметр - аналог соответствующей исходной величины, например атмосферного давления в некоторой точке пространства. Изменения исходной величины регистрируются измерительным устройством (датчиком), с выхода которого снимается аналоговый (обычно электрический) сигнал. Преимущество аналоговых сигналов состоит в том, что они являются значительно более удобными для передачи, хранения и обработки, чем исходные физические сигналы. Функционально полная система передачи физических сигналов имеет в своем составе не только средства регистрации, но и средства реконструкции исходного физического сигнала по аналоговому сигналу. Технические устройства, выполняющие операции регистрации и реконструкции звукового сигнала, обычно называются устройствами записи/воспроизведения.
Исторически первым устройством записи/воспроизведения звукового сигнала является фонограф Т. Эдисона. В фонографе звуковой сигнал регистрируется на оловянной фольге в виде спиральной дорожки (канавки), которая формируется с помощью металлической иглы. При записи игла выдавливает в фольге, закрепленной на вращающемся цилиндре, канавку, глубина которой соответствует интенсивности звука. Во время воспроизведения звукового сигнала та же игла двигается по канавке, а ее колебания усиливаются с помощью рупора. В последующем технические конструкции звукозаписывающих устройств претерпели существенные изменения, однако принцип их устройства не изменился.
Основные этапы бурного развития науки и техники с конца ХIХ века можно отметить изобретением радио А.С. Поповым в 1895 г., телевидения в середине 1930-х гг. и, конечно, разработкой и созданием цифровых электронно-вычислительных машин (ЦВМ), систем и сетей электронных коммуникаций в 1950-60-х гг. Наиболее известными продуктами научно-технического прогресса в 1970-80-х гг. стали персональные компьютеры и цифровые системы записи/считывания информации на лазерных компакт-дисках CDROM.
В настоящем разделе рассмотрены основные элементы цифровой обработки сигналов, а именно ИКМ-представление сигнала, цифровая фильтрация, конвертирование или преобразование выборки ИКМ-представления сигнала одной частоты дискретизации в выборку сигнала с другой частотой дискретизации, компадирование (нелинейное преобразование) речевых сигналов.