ラインレベル

ライン レベルは、CDプレーヤーやDVDプレーヤー、テレビ セット、オーディオ アンプ、ミキシング コンソールなどのオーディオ コンポーネント間でアナログサウンドを伝送するために使用されるオーディオ信号の指定された強度です。

一般的に、ライン レベル信号は、オーディオ エンジニアリングにおける信号レベルの階層の中間に位置します。マイク(マイク レベル/マイクロフォン レベル) や楽器のピックアップ(楽器レベル) などの弱い信号と、ヘッドフォンやスピーカーの駆動に使用される強い信号 (スピーカー レベル) があります。これらのさまざまな信号の「強さ」は、必ずしもソース デバイスの出力電圧を指すわけではなく、出力インピーダンスと出力電力能力 によっても異なります。

オーディオ関連の民生用電子機器 (サウンド カードなど) には、多くの場合、ライン入力やライン出力というラベルの付いたコネクタがあります。ライン出力はオーディオ信号を出力し、ライン入力は信号入力を受け取ります。民生用オーディオ機器のライン入力/出力接続は、通常、アンバランスで、3.5 mm (0.14 インチですが、一般に「1/8 インチ」と呼ばれます) の3 導体 TRS ミニジャック コネクタがアース、左チャネル、右チャネル、またはステレオRCA ジャックを提供します。プロ仕様の機器では、通常、6.35 mm (1/4 インチ) TRSフォン ジャックまたはXLR コネクタによるバランス接続が使用されます。プロ仕様の機器では、(1/4 インチ) TS フォン ジャックによるアンバランス接続が使用される場合もあります。

ライン レベルは、ラインの公称信号レベルを標準基準電圧に対する比率(デシベル単位)として表します。公称レベルと、それを表す基準電圧は、使用するライン レベルによって異なります。公称レベル自体は異なりますが、一般的な基準電圧は、消費者向けアプリケーションではデシベル ボルト(dBV)、プロフェッショナル アプリケーションでは無負荷デシベル(dBu)の 2 つだけです。

デシベルボルト基準電圧は1 V _RMS = 0 dBVです。^[1] デシベル無負荷基準電圧0 dBuは、 600 Ωインピーダンスで1 mWの電力を生成するために必要な AC 電圧です(約0.7746 V _RMS )。^{[2]この扱いにくい単位は、600 Ω のソースと負荷を使用し、消費電力をデシベルミリワット (} dBm ) で測定した初期の電話規格の名残です。現代のオーディオ機器は 600 Ω の整合負荷を使用しないため、無負荷のdBm ( dBu ) になります。

業務用機器の最も一般的な公称レベルは+4 dBuです（慣例により、デシベル値は明確な記号で表記されます）。民生用機器の場合は製造コストを削減するために-10 dBVが使用されます。^[3]

絶対値で表すと、−10 dBVの信号は、ピーク振幅 (V _PK ) が約0.447 ボルトの正弦波信号、または0.316 ボルトの実効値(V _RMS )の一般的な信号に相当します。 +4 dBuの信号は、ピーク振幅が約1.736 ボルトの正弦波信号、または約 1.228 V _RMSの一般的な信号に相当します。

ピークツーピーク（ppと略されることもある）振幅（V _PP）は、信号の合計電圧振幅を指し、信号のピーク振幅の 2 倍です。たとえば、ピーク振幅が±0.5 Vの信号のpp 振幅は1.0 Vです。

ラインレベル信号はDCオフセットのない交流信号であり、その電圧は信号グランドに対してピーク振幅（例えば+1.5 V）から等価負電圧（-1.5 V）まで変化することを意味する。^[4]

ライン出力とライン入力間のケーブルは、通常、ケーブル内のオーディオ信号の波長に比べて非常に短いため、 伝送線路の影響は無視でき、インピーダンス整合を使用する必要はありません。代わりに、ラインレベル回路は、低インピーダンス出力が高インピーダンス入力を駆動するインピーダンスブリッジング原理を使用します。一般的なライン出力接続の出力インピーダンスは 100 ～ 600 Ω ですが、新しい機器ではより低い値が一般的です。ライン入力のインピーダンスははるかに高く、通常は10 kΩ以上です。^[5]

2 つのインピーダンスは、直列要素のサイズに比べて大きいシャント要素を備えた電圧分割器を形成します。これにより、信号がほとんどグランドにシャントされず、電流要件が最小限に抑えられます。出力によってアサートされた電圧のほとんどは入力インピーダンスに現れ、出力全体で電圧が降下することはほとんどありません。 ^[5] ライン入力は、高インピーダンスの電圧計またはオシロスコープの入力と同様に機能し、ソースから最小限の電流 (したがって最小限の電力) を引き出しながら、出力によってアサートされた電圧を測定します。ラインイン回路の高インピーダンスは、ソースデバイスの出力 に負荷をかけません。

これらは電圧信号（電流信号ではない）であり、必要なのは信号情報（電圧）であり、スピーカーやアンテナなどのトランスデューサーを駆動するための電力ではありません。デバイス間で交換される実際の情報は電圧の変化です。情報を伝達するのはこの交流電圧信号であり、電流は無関係になります。

            ラインアウトシンボル。PCガイドカラー  ライムグリーン。

ライン出力は通常、100 ～ 600オームのソース インピーダンスを示します。電圧は、10 kΩで-10 dBV (300 mV)を基準としたレベルで、ピークツーピークで2 ボルトに達することがあります。ほとんどの最新機器の周波数応答は、少なくとも 20 Hz ～ 20 kHz と宣伝されており、これは人間の可聴範囲に相当します。ライン出力は、10,000 オームの負荷インピーダンスを駆動するように設計されています。わずか数ボルトで、最小限の電流しか必要としません。

ライン出力に スピーカーなどの低インピーダンス負荷 (通常4 ～ 8 Ω ) を接続すると、基本的に出力回路がショートします。このような負荷は、ライン出力が駆動するように設計されたインピーダンスの約 1/1000 であるため、ライン出力は通常、通常のライン出力信号電圧で 4 ～ 8 Ω 負荷によって引き出される電流を供給するようには設計されていません。その結果、スピーカーからの音が非常に弱くなり、ライン出力回路が損傷する可能性があります。

ヘッドフォン出力とライン出力は、混同されることがあります。ヘッドフォンのメーカーやモデルによって、インピーダンスは20 Ωから数百オームまで幅広く異なります。インピーダンスが最も低い場合はスピーカーと同様の結果が得られますが、最も高い場合は、ライン出力インピーダンスが十分に低く、ヘッドフォンの感度が十分であれば、問題なく動作する可能性があります。

逆に、ヘッドフォン出力のソース インピーダンスは通常、わずか数オーム (32 オームのヘッドフォンとのブリッジ接続を提供するため) であり、ライン入力を簡単に駆動できます。

同様の理由から、2 つのライン出力信号を 1 つのライン入力に結合するために「Y 字型」ケーブル (または「Y スプリッター」) を使用するべきではありません。各ライン出力は、意図した入力だけでなく他のライン出力も駆動するため、やはり設計よりもはるかに重い負荷が発生します。これにより、信号が失われ、損傷する可能性もあります。代わりに、たとえばオペアンプを使用したアクティブ ミキサーを使用する必要があります。^[6] 各出力に直列に大きな抵抗器を使用して安全に混合できますが、負荷インピーダンスとケーブル長に合わせて適切に設計する必要があります。

            ライン入力記号。PCガイドの色  水色。

設計者は、1 つのデバイスのライン出力を別のデバイスのライン入力に接続することを意図しています。ライン入力は、ライン出力によって提供される範囲の電圧レベルを受け入れるように設計されています。一方、インピーダンスは、出力から入力まで意図的に一致していません。ライン入力のインピーダンスは通常約10 kΩです。ライン出力の通常の低インピーダンスである 100 ～ 600 オームで駆動すると、これは「ブリッジ」接続を形成し、ソース (出力) によって生成された電圧のほとんどが負荷 (入力) で降下し、負荷の比較的高いインピーダンスにより最小限の電流が流れます。

ライン入力はライン出力に比べてインピーダンスが高いですが、インピーダンスが47 kΩから1 MΩを超える、いわゆる「Hi-Z」入力 (Z はインピーダンスの記号) と混同しないでください。これらの「Hi-Z」または「インストゥルメント」入力は、通常、ライン入力よりもゲインが高くなります。これらは、たとえばエレキギターのピックアップや「ダイレクト インジェクション」ボックスで使用するように設計されています。これらのソースの中には、最小限の電圧と電流しか提供できないものもあり、高インピーダンス入力は、これらに過度の負荷をかけないように設計されています。

音響音 (声や楽器など)は、微弱な電気信号を生成するトランスデューサー(マイクやピックアップ) を使用して録音されることが多いです。これらの信号は、ミキシング コンソールやテープ レコーダーなどの他のデバイスで操作しやすいように、ライン レベルに増幅する必要があります。このような増幅は、信号をライン レベルに増幅するプリアンプまたは「プリアンプ」と呼ばれるデバイスによって行われます。ライン レベルでの操作後、信号は通常、パワー アンプに送られ、ヘッドフォンやスピーカーを駆動できるレベルに増幅されます。これらのアンプは、信号を空気を通して聞こえる音に変換します。

また、ほとんどの蓄音機カートリッジは出力レベルが低いため、プリアンプが必要です。通常、家庭用ステレオ統合アンプまたはレシーバーには、特別なフォノ入力があります。この入力は信号をフォノ プリアンプに通し、信号にRIAA イコライゼーションを適用してライン レベルに増幅します。

• アライメントレベル
• 増幅器
• マイクロフォン
• 名目レベル
• プリアンプ

• dBuからボルトへの変換、dBVからボルトへの変換、ボルトからdBuへの変換、dBVへの変換
• 電圧 V を dB、dBu、dBV、dBm に変換する
• デシベル