音頻信號處理是信號處理的一個子領域，涉及到音頻信號的電子操作。音頻信號是聲波的電子表示--在空氣中傳播的縱波，由壓縮和稀疏組成。音頻信號中包含的能量通常以分貝為單位進行測量。由于音頻信號可以用數字或模擬格式表示，處理可以發生在任何一個領域。模擬處理器直接對電信號進行操作，而數字處理器對其數字表示進行數學操作。

音頻信號處理的動機開始于20世紀初的電話、留聲機和無線電等發明，這些發明允許傳輸和存儲音頻信號。音頻處理對于早期的無線電廣播是必要的，因為演播室到發射器的鏈接存在許多問題。信號處理的理論及其在音頻方面的應用主要是在20世紀中期的貝爾實驗室發展起來的。克勞德-香農和哈里-奈奎斯特在通信理論、采樣理論和脈沖編碼調制（PCM）方面的早期工作為該領域奠定了基礎。1957年，馬克斯-馬修斯成為xxx個用計算機合成音頻的人，誕生了計算機音樂。數字音頻編碼和音頻數據壓縮的主要發展包括1950年貝爾實驗室的C.ChapinCutler的差分脈沖編碼調制（DPCM），1966年FumitadaItakura（名古屋大學）和ShuzoSaito（日本電報電話公司）的線性預測編碼（LPC），P.Cummiskey的適應性DPCM（ADPCM）。Cummiskey、NikilS.Jayant和JamesL.Flanagan于1973年在貝爾實驗室提出，NasirAhmed、T.Natarajan和K.R.Rao于1974年提出離散余弦變換（DCT）編碼，以及J.P.Princen、A.W.Johnson和A.B.Bradley于1987年在薩里大學提出修改的離散余弦變換（MDCT）編碼。LPC是感知編碼的基礎，被廣泛用于語音編碼，而MDCT編碼被廣泛用于現代音頻編碼格式，如MP3和高級音頻編碼（AAC）。

模擬音頻信號是一種由電壓或電流表示的連續信號，與空氣中的聲波類似。模擬信號的處理包括通過電路改變電壓或電流或電荷來物理地改變連續信號。歷史上，在廣泛的數字技術出現之前，模擬是操縱信號的xxx方法。從那時起，隨著計算機和軟件的能力越來越強，價格越來越低，數字信號處理已經成為首選的方法。然而，在音樂應用中，模擬技術往往仍然是可取的，因為它經常產生非線性響應，而這些響應是數字濾波器難以復制的。

數字表示法將音頻波形表達為一連串的符號，通常是二進制數字。這允許使用數字電路進行信號處理，如數字信號處理器、微處理器和通用計算機。大多數現代音頻系統使用數字方法，因為數字信號處理的技術比模擬域信號處理要強大和有效得多。

處理方法和應用領域包括存儲、數據壓縮、音樂信息檢索、語音處理、定位、聲學檢測、傳輸、噪聲消除、聲學指紋、聲音識別、合成和增強（如均衡、過濾、電平壓縮、回聲和混響的去除或增加等）。

音頻信號處理是在廣播音頻信號時使用的，以提高其保真度或優化帶寬或延時。在這個領域，最重要的音頻處理就發生在發射器之前。這里的音頻處理器必須防止或盡量減少過調制，補償非線性發射器（中波和短波廣播的一個潛在問題），并將整體響度調整到所需水平。

有源噪聲控制是一種旨在減少不需要的聲音的技術。通過創造一個與不需要的噪音相同但極性相反的信號，這兩個信號由于破壞性的干擾而抵消。

音頻合成是音頻信號的電子生成。完成這一工作的樂器被稱為合成器。合成器可以模仿聲音或產生新的聲音。音頻合成也被用來用語音合成生成人類的語言。

音頻效果可以改變樂器或其他音源的聲音。常見的效果包括失真，在電藍調和搖滾樂中經常使用電吉他；動態效果，如音量踏板和壓縮機，影響響度。