L'audio in ingresso viene digitalizzato in un codice a 14 o 16 bit a seconda delle esigenze dell'utente. Sebbene la versione a 16 bit offra una migliore qualità del suono in termini di rumore, gamma dinamica e distorsione, esiste uno standard industriale che opera sul sistema a 14 bit, da qui la possibilità di scegliere. Inoltre, il sistema di correzione degli errori è più efficace nel formato a 14 bit, ma ne parleremo più avanti. La conversione di un segnale analogico in digitale implica il campionamento, e il 501 utilizza una frequenza di campionamento di 44,1 kHz, che offre una risposta in frequenza da 5 a 20.000 Hz. Questo, unito alla risoluzione di campionamento a 16 bit, significa che, almeno in teoria, si ha la possibilità di eguagliare la qualità delle registrazioni su CD, ma con una risposta in frequenza ancora migliore. Come per i CD, il rumore e la distorsione sono molto bassi e gli effetti di velocità come wow e flutter sono praticamente impercettibili. Poiché il campionamento è lineare (l'ingresso viene campionato a passi con incrementi uguali), viene utilizzata una pre-enfasi e una de-enfasi delle alte frequenze per migliorare ulteriormente le prestazioni in termini di rumore. Ciò comporta l'aumento del livello delle alte frequenze in fase di registrazione e la loro riduzione della quantità corrispondente in fase di riproduzione, riportando il suono al livello iniziale ma riducendo il rumore ad alta frequenza dovuto alla quantizzazione. Il rumore di quantizzazione è causato dalle differenze tra la forma d'onda in ingresso e in uscita, dovute al fatto che la forma d'onda digitalizzata è composta da un numero finito di passi. Ogni punto della forma d'onda analogica viene digitalizzato al passo più vicino e, sebbene questi errori siano piccoli su un sistema a 16 bit, sono comunque presenti e si manifestano in uscita come rumore. Alcuni materiali preregistrati potrebbero non essere stati registrati utilizzando la pre-enfasi e, in questo caso, il 501 è dotato di un sistema per rilevare questa condizione e disattivare automaticamente la de-enfasi in fase di riproduzione. Un indicatore di stato segnala se la funzione è attiva o disattiva.