模擬信號數字化必須經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程，即抽樣、量化和編碼，PCM編碼的主要過(guò)程是將話(huà)音、圖像等模擬信號每隔一定時(shí)間進(jìn)行取樣,使其離散化,同時(shí)將抽樣值按分層單位四舍五人取整量化,同時(shí)將抽樣值按一組二進(jìn)制碼來(lái)表示抽樣脈沖的幅值，以實(shí)現話(huà)音數字化。
1. 抽樣(Samping)
抽樣是把模擬信號以其信號帶寬2倍以上的頻率提取樣值，變?yōu)樵跁r(shí)間軸上離散的抽樣信號的過(guò)程。例如，話(huà)音信號帶寬被限制在0.3～3.4kHz內，用8kHz的抽樣頻率（fs），就可獲得能取代原來(lái)連續話(huà)音信號的抽樣信號。對一個(gè)正弦信號進(jìn)行抽樣獲得的抽樣信號是一個(gè)脈沖幅度調制（PAM）信號，對抽樣信號進(jìn)行檢波和平滑濾波，即可還原出原來(lái)的模擬信號。
2. 量化（quantizing）
抽樣信號雖然是時(shí)間軸上離散的信號，但仍然是模擬信號，其樣值在一定的取值范圍內，可有無(wú)限多個(gè)值。顯然，對無(wú)限個(gè)樣值一一給出數字碼組來(lái)對應是不可能的。為了實(shí)現以數字碼表示樣值，必須采用“四舍五入”的方法把樣值分級“取整”，使一定取值范圍內的樣值由無(wú)限多個(gè)值變?yōu)橛邢迋€(gè)值。這一過(guò)程稱(chēng)為量化。
量化后的抽樣信號與量化前的抽樣信號相比較，當然有所失真，且不再是模擬信號。這種量化失真在接收端還原模擬信號時(shí)表現為噪聲，并稱(chēng)為量化噪聲。量化噪聲的大小取決于把樣值分級“取整”的方式，分的級數越多，即量化級差或間隔越小，量化噪聲也越小。
3. 編碼（Coding）
量化后的抽樣信號在一定的取值范圍內僅有有限個(gè)可取的樣值，且信號正、負幅度分布的對稱(chēng)性使正、負樣值的個(gè)數相等，正、負向的量化級對稱(chēng)分布。若將有限個(gè)量化樣值的絕對值從小到大依次排列，并對應地依次賦予一個(gè)十進(jìn)制數字代碼（例如，賦予樣值0的十進(jìn)制數字代碼為0），在碼前以“＋”、“－”號為前綴，來(lái)區分樣值的正、負，則量化后的抽樣信號就轉化為按抽樣時(shí)序排列的一串十進(jìn)制數字碼流，即十進(jìn)制數字信號。簡(jiǎn)單高效的數據系統是二進(jìn)制碼系統，因此，應將十進(jìn)制數字代碼變換成二進(jìn)制編碼。根據十進(jìn)制數字代碼的總個(gè)數，可以確定所需二進(jìn)制編碼的位數，即字長(cháng)。這種把量化的抽樣信號變換成給定字長(cháng)的二進(jìn)制碼流的過(guò)程稱(chēng)為編碼。
話(huà)音PCM的抽樣頻率為8kHz，每個(gè)量化樣值對應一個(gè)8位二進(jìn)制碼，故話(huà)音數字編碼信號的速率為8bits×8kHz＝64kb/s。量化噪聲隨量化級數的增多和級差的縮小而減小。量化級數增多即樣值個(gè)數增多，就要求更長(cháng)的二進(jìn)制編碼。因此，量化噪聲隨二進(jìn)制編碼的位數增多而減小，即隨數字編碼信號的速率提高而減小。自然界中的聲音非常復雜，波形極其復雜，通常我們采用的是脈沖代碼調制編碼，即PCM編碼。PCM通過(guò)抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將連續變化的模擬信號轉換為數字編碼。