Ένα ψηφιακό σήμα είναι ένας τρόπος μετάδοσης δεδομένων που μετατρέπει τα δεδομένα σε διακριτές τιμές, συνήθως με βάση τον δυαδικό κώδικα στον οποίο λειτουργούν τα συστήματα υπολογιστών, ο οποίος αποτελείται από πακέτα πληροφοριών κωδικοποιημένων ως συμβολοσειρές ενός και μηδενικού. Η χρήση ψηφιακής σηματοδότησης επιτρέπει την ακριβή και σχεδόν πανομοιότυπη αντιγραφή ορισμένων τύπων πληροφοριών όπως αριθμοί, γράμματα ή μεμονωμένα χρώματα εικονοστοιχείων που συνθέτουν τις εικόνες, και αυτές οι πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν χωρίς μακροπρόθεσμη υποβάθμιση της ποιότητάς τους. Όπου η μετατροπή ψηφιακού σήματος λαμβάνει χώρα από αυτό που είναι αρχικά αναλογικό σήμα, ωστόσο, όπως με μουσική ή άλλες μορφές φυσικών κυμάτων, το τελικό αποτέλεσμα είναι μόνο μια προσέγγιση του αρχικού αναλογικού σήματος και μπορεί να χαθεί κάποια ποιότητα σε ψηφιακή μορφή.
Ενώ τα αναλογικά σήματα βασίζονται σε φυσικές διεργασίες που χρησιμοποιούν τις μορφές ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με τις οποίες μεταδίδεται η ηλεκτρική ενέργεια και το φως, η ψηφιακή επεξεργασία σήματος απαιτεί μετατροπέα ψηφιακού σήματος. Ένας διαμορφωτής-αποδιαμορφωτής (μόντεμ) είναι μια τέτοια συσκευή. Λαμβάνει αναλογικά σήματα είτε από εκπομπές εναέριων κυμάτων είτε από τηλεφωνικές γραμμές και τα μετατρέπει σε ψηφιακά σήματα που ένας υπολογιστής ή μια σύγχρονη ψηφιακή τηλεόραση μπορεί να εμφανίσει ως χρήσιμες πληροφορίες.
Η αναλογική μετάδοση σήματος είναι μια κοινή μορφή μετάδοσης στην τεχνολογία από το 1800, αλλά, από το 2007, εκτιμάται ότι πάνω από το 94% των αποθηκευμένων και μεταδιδόμενων πληροφοριών έχει γίνει ψηφιακή παγκοσμίως. Αυτό αυξάνεται από μόλις 3% για την ψηφιακή αποθήκευση το 1993, και οι λόγοι που αναφέρονται για τη μετάβαση σε ψηφιακές μεταδόσεις σήματος είναι συχνά η χωρητικότητα και ο θόρυβος. Τα αναλογικά σήματα μπορούν να μεταδοθούν μόνο εντός ενός καθορισμένου εύρους για μήκη κύματος και, όταν το σήμα φτάσει εκτός αυτού του εύρους ή παρεμβάλλεται από άλλα αναλογικά σήματα κατά μήκος παρόμοιων μηκών κύματος, οι παραμορφώσεις και ο θόρυβος μπορούν να υποβαθμίσουν την τιμή του σήματος.
Δεδομένου ότι τα ψηφιακά σήματα βασίζονται σε μια διακριτή αρχή μετάδοσης on/off, έχουν πολύ μικρότερη ευαισθησία στη διαφθορά σε μεγάλες αποστάσεις. Ένα ψηφιακό σήμα μπορεί επίσης να χωριστεί σε ξεχωριστά πακέτα πληροφοριών γνωστά ως byte υπολογιστή και να σταλεί μεμονωμένα σε έναν προορισμό όπου επανασυναρμολογούνται. Αυτό επιτρέπει ένα πολύ πιο αποτελεσματικό μέσο μετάδοσης δεδομένων μέσω τυχαιοποιημένων δικτύων όπως αυτό του Διαδικτύου, και επίσης αυξάνει την ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων σε όλα τα επίπεδα.
Ένα από τα κύρια μειονεκτήματα ενός ψηφιακού τηλεοπτικού σήματος ή ενός ψηφιακού καλωδιακού σήματος, για παράδειγμα, είναι ότι είναι μια τεχνητή αναπαραγωγή των αρχικών δεδομένων, ενώ ένα αναλογικό σήμα ξεκινά ως ακριβές αντίγραφο του πρωτοτύπου. Καθώς ένα ψηφιακό σήμα μεταφράζεται από πολλές συσκευές, κωδικοποιείται ως αναλογικό και αποκωδικοποιείται ως ψηφιακό και συναρμολογείται εκ νέου στο τελικό σημείο, η ποιότητα στην αναπαραγωγή μπορεί να χαθεί. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ψηφιακά σήματα είναι συχνά αντίγραφα αντιγράφων αντιγράφων και, στη διαδικασία, πρέπει να γίνουν προσεγγίσεις από την τεχνολογία για να αναπαραχθεί αυτό που ήταν το αρχικό σήμα. Οι ασύρματες ψηφιακές εκπομπές μπορούν επίσης να καταστραφούν από άλλη ασύρματη δραστηριότητα στην περιοχή ή από ραδιοφωνικά σήματα που παρεμβαίνουν σε αυτές, αν και αυτό τείνει να είναι λιγότερο πρόβλημα από την καταστροφή του σήματος στις αναλογικές μεταδόσεις μέσω του αέρα.