A profundidade de bits descreve o número de bits que descrevem uma amostra (ver frequência de amostragem) de um sinal analógico num sinal digital. É uma medida usada para indicar o número possível de níveis que descrevem o nível do sinal. Quanto maior o número de bits, maior o número de níveis de acordo com a equação: N = 2 ^ pb, com pf a ser o número de bits usado. Por exemplo, se cada amostra utilizar 8 bits, então o sinal pode ser escrito com 256 níveis.
(Fonte: http://vignette2.wikia.nocookie.net/)
Quanto maior a profundidade de bits, maior a qualidade do sinal digital (fidelidade relativamente ao sinal analógico que lhe deu origem), mas maior a quantidade de memória necessária para armazenar ou transmitir o sinal:
Diferença entre bit rates: 2 bits (à esquerda) vs 3 bits (à direita): a fidelidade do sinal digital (a azul) é maior quanto maior for a profundidade de bits, e portanto, menor o erro. Fonte.