Un signal audio sous forme analogique est une forme d'onde électrique continue dans le temps. La tâche d'un convertisseur analogique-numérique est de traduire ce signal en une séquence de nombres binaires. La méthode d'échantillonnage employée dans un convertisseur analogique/numérique consiste à mesurer, ou encore "quantifier", l'amplitude de la forme d'onde à des intervalles de temps réguliers :

Ici, un signal quelconque est échantillonné à intervalles de temps réguliers t (à gauche) afin de générer de courtes impulsions (à droite) dont les amplitudes représentent l'amplitude instantanée du signal

Sur ce diagramme, il apparaît clairement que les impulsions représentent les amplitudes instantanées du signal à chaque instant t. La période T est appelée période d'échantillonnage. Les échantillons peuvent être considérés comme des images instantanées du signal audio qui, assemblées dans une séquence, donnent une représentation de la forme d'onde continue, de la même manière que la séquence d'images d'un film, projetée en succession rapide, donne l'illusion d'une image en mouvement continu.

Afin de représenter les détails fins du signal, il est nécessaire de prélever un grand nombre de ces échantillons à chaque seconde. Comme on peut le voir dans la figure suivante, si on prélève trop peu d'échantillons par cycle, ils peuvent alors être interprétés comme la représentation d'une forme d'onde différente de la forme d'onde d'origine échantillonnée. Ce problème est en fait un exemple de phénomène connu sous le nom de repliement de spectre (ou aliasing). Un alias est un produit indésirable du signal d'origine survenant lors de sa reconstruction en conversion numérique/analogique.

Le signal en entrée est une sinusoïde :  A gauche on prélève de nombreux échantillons par cycle de l'onde.  A droite on prélève moins de deux échantillons par cycle. Il est alors impossible de reconstruire une forme d'onde de fréquence plus haute à partir des échantillons, c'est un exemple de repliement du spectre (aliasing).

Il nous faut donc trouver la bonne période d'échantillonnage, c'est à dire une période qui permette de restituer assez fidèlement le signal d'origine. On pourrait être tenté de diminuer le plus possible cette période mais on se confronterait alors à des problèmes de stockage ou de bande passante. En effet, prendre plus d'échantillons que nécessaire va impliquer plus d'informations et donc un besoin accru de ressources. Les mathématiques nous indiquent que, pour obtenir les informations nécessaires à la caractérisation du signal, il faut prélever au moins deux échantillons par cycle audio, c'est à dire avoir une fréquence d'échantillonnage deux fois supérieure à la fréquence maximale du signal. Afin de justifier ce résultat, nous pouvons considérer le processus d'échantillonnage en termes de modulation :