Procesos lineales y procesos no lineales

En una relación no lineal, los cambios en la salida no cambian en proporción directa a los cambios que se den en cualquiera de las entradas.

Mientras que una relación lineal, se crea una línea recta cuando se representa en un gráfico, una relación no lineal no crea una línea recta sino una curva. 

Cuando una señal pasa a través de un sistema no lineal, se producen diferentes tipos de distorsión. Cuanto menos lineal es el sistema, más profunda es la distorsión. Un tipo de distorsión es la distorsión armónica, que esencialmente significa agregar armónicos al contenido de frecuencia existente de la señal de audio.

Los componentes analógicos son incapaces de ser completamente lineales. Una especificación denominada distorsión armónica total (THD) mide el contenido de distorsión armónica producido por un dispositivo analógico en condiciones de prueba estándar. El procesamiento de señales digitales se basa principalmente en sistemas lineales invariantes en el tiempo. La suposición de linealidad e invariancia en el tiempo es válida para una gran variedad de sistemas técnicos. Especialmente para los sistemas donde las señales de entrada y salida están limitadas a un rango de amplitud específico.

Para ser precisos, varios dispositivos de procesamiento de audio analógico tienen no linealidades. Estos son amplificadores de válvula, dispositivos de efectos analógicos, grabadoras de cinta analógicas, altavoces y, al final de la cadena, el mecanismo auditivo humano. La compensación y la simulación de estas no linealidades necesitan procesamiento de señales no lineales y, por supuesto, una teoría de los sistemas no lineales.

Hay diferentes "colores" para una distorsión analógica. La relación entre los armónicos de bajo orden que produce una válvula es diferente a la que produce un transistor. Este es un contribuyente significativo a los diferentes sonidos que producen la melodía y el equipo de estado sólido. Aunque técnicamente hablando cuanto menor sea la distorsión, mejor, la distorsión armónica es una parte íntima del sonido analógico en general y de las características del equipo analógico en particular. Los sistemas digitales son capaces de ser perfectamente lineales y, por lo tanto, es posible que no produzcan distorsión armónica. Aunque es técnicamente superior, muchos diferentes encuentran el sonido digital sin vida y pálido en comparación con el sonido analógico.