À la fin du 20e siècle, de nombreux pays ont commencé à convertir les émissions audio et vidéo, ou le son et les images, de la technologie du signal analogique à la technologie du signal numérique. Les émissions analogiques traditionnelles, utilisées pour les émissions de radio et de télévision depuis le début du XXe siècle, utilisaient un signal continu ressemblant à des vagues passant au-dessus de l’eau. Le traitement du signal analogique-numérique est devenu possible grâce à une technologie appelée échantillonnage, qui convertit les ondes du signal en une série de nombres.
L’échantillonnage d’un signal analogique peut être décrit comme la prise de nombreux instantanés répétés de l’onde et la conversion de chaque instantané en un signal numérique à l’aide d’une série de zéros et de uns, appelés nombres binaires. Les nombres résultants ont été transmis sous forme de diffusion et reconvertis en signaux analogiques par la télévision ou la radio. La programmation numérique pouvait être envoyée sur un signal analogique, et certains pays le faisaient à la fin du 20e siècle. L’utilisation d’un signal entièrement compressé de nombres binaires était un avantage en raison de la quantité d’informations pouvant être envoyées sur une plage de fréquences ou une bande passante beaucoup plus petite.
La compression numérique utilisait un certain nombre de technologies différentes, mais un système de compression typique prenait chaque image, ou un seul instantané d’une émission, et le convertissait d’un signal analogique en signal numérique. Le système a examiné l’image suivante et l’a comparée à la précédente. Seules les parties de l’image qui ont changé, comme un objet en mouvement ou une couleur changeante, ont été transmises. Ce processus se répétait continuellement ; puisque seuls les changements d’une image étaient transmis, beaucoup moins de données étaient nécessaires.
Un échantillonnage et une correction d’erreur adéquats, une technique utilisée pour éliminer les valeurs numériques qui ne correspondaient pas au signal, étaient tous deux nécessaires pour réussir un signal analogique-numérique. Des erreurs pouvaient survenir à cause d’un bruit de signal aléatoire survenu pendant la transmission, et un logiciel a été développé pour vérifier le signal, une technique également utilisée dans les appareils à disque compact (CD) pour supprimer les erreurs de signal dues aux rayures ou à l’âge. Les signaux de diffusion numériques étaient un avantage pour les entreprises créant des programmes, pour un certain nombre de raisons. Dans de nombreux pays, les largeurs de bande des signaux radio et TV, ou les fréquences disponibles pour la diffusion, étaient limitées ; les émissions devaient concurrencer les fréquences utilisées pour les services d’urgence, les signaux de téléphonie et de radio sans fil et de nombreuses autres utilisations. La conversion des diffusions de signaux analogiques en signaux numériques, combinée à la compression des données, a permis aux radiodiffuseurs d’envoyer plus d’informations et une meilleure vidéo sur les mêmes fréquences.
La fin du 20e siècle a suscité un intérêt pour la télévision haute définition (HD), afin d’améliorer la qualité de l’image de diffusion. Les radiodiffuseurs pouvaient envoyer plus de données par un signal numérique qu’avec l’analogique, ce qui provoquait des améliorations HD en même temps que le numérique. L’ajout de la compression du signal, qui permettait d’envoyer un signal de plus haute densité, a encore amélioré la qualité du signal avec les bandes passantes existantes.
La croissance des communications basées sur Internet est devenue un marché de croissance pour la diffusion numérique, car les signaux étaient facilement envoyés aux téléspectateurs via les connexions à haut débit existantes. Les films à la demande, la radio Internet et d’autres marchés se sont développés au début du 21e siècle, profitant tous des signaux numériques, profitant aux radiodiffuseurs et offrant beaucoup plus de choix aux consommateurs. Les clients des régions éloignées ont profité de la programmation numérique ; les signaux de télévision analogiques sont devenus plus faibles à mesure que l’antenne de réception s’éloignait de la tour de transmission. Un téléviseur numérique reconvertira les valeurs en une image de haute qualité tant que le signal pourra être reçu. Les clients distants peuvent voir la même image sur un téléviseur qu’un client local recevra, car la distance ne dégrade pas l’image.