Bitová hloubka v digitálním audiu definuje počet bitů informací použitých pro každý vzorek zvuku. Přímo určuje dynamický rozsah nahrávky (rozdíl mezi nejtišším a nejhlasitějším zvukem) a úroveň kvantizačního šumu.

Čím vyšší je bitová hloubka, tím věrněji je digitální signál schopen zachytit jemné nuance původního analogového zvuku.

Při převodu analogového signálu na digitální dochází k procesu zvanému kvantování. Analogová vlna je spojitá, ale digitální systém ji musí „zaokrouhlit“ na nejbližší dostupnou hodnotu (úroveň).

• 8-bit: Nabízí pouze 256 úrovní (hlasitostí). Zvuk zní velmi zašuměně a zkresleně (typické pro staré hry).
• 16-bit (CD kvalita): Nabízí 65 536 úrovní.
• 24-bit (Hi-Res): Nabízí 16 777 216 úrovní.

Dynamický rozsah se měří v decibelech (dB). Teoretické maximum pro lineární PCM zvuk lze vypočítat jednoduchým pravidlem: 1 bit ≈ 6 dB.

Vyšší bitová hloubka neznamená, že zvuk bude „hlasitější“, ale že jeho nejtišší části budou čistší. U 16-bitového audia může být v tichých pasážích slyšet jemný digitální šum (kvantizační šum). U 24-bitu je tento šum hluboko pod hranicí slyšitelnosti lidského ucha.

Ve studiu se používá 24-bit nebo 32-bit proto, aby zvukař mohl nahrávat s rezervou. I když je signál tichý, stále má dostatek detailů, aby se mohl později zesílit bez nárůstu šumu.

Pokud dokončíte nahrávku v 24-bitu, ale chcete ji vypálit na CD (16-bit), musíte provést tzv. dithering. Je to proces, kdy se do signálu přidá kontrolované množství šumu, které zamaskuje nepříjemné zkreslení vznikající při prostém odříznutí (truncation) nadbytečných bitů.

Většina lidí na běžné aparatuře rozdíl mezi 16-bit a 24-bit nepozná. 16-bitový dynamický rozsah (96 dB) je širší než hlukové pozadí běžného obývacího pokoje. 24-bit má smysl především:

1. Pro profesionální práci (editace, efekty).
2. Pro kritický poslech na špičkových Hi-Fi soustavách.

Zajímavost: Lidské ucho má dynamický rozsah přibližně 120–130 dB. 24-bitový zvuk tedy teoreticky přesahuje možnosti našeho sluchu, což z něj činí dokonalý formát pro archivaci bez jakýchkoliv kompromisů.

— Viz také: Vzorkovací frekvence, Audio Kodeky, FLAC, Psychoakustika