라인 레벨

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1. 개요
2. 전기적 특성
3. 커넥터
4. 다른 음성 단자와의 연결
5. 라인 입력 (Line In)
6. 라인 출력 (Line Out)
참조

1. 개요

라인 레벨은 오디오 신호의 전압 레벨을 나타내는 방식으로, 공칭 신호 레벨을 표준 기준 전압에 대한 비율로 데시벨(dB)로 표현한다. 전문 장비는 +4 dBu를, 소비자 장비는 -10 dBV를 일반적인 공칭 레벨로 사용하며, 라인 레벨은 라인 입출력에 사용되는 교류 신호이다. 라인 레벨 회로는 낮은 임피던스 출력이 높은 임피던스 입력을 구동하는 임피던스 브리징 원리를 활용하며, 언밸런스 및 밸런스 연결 방식을 사용한다. 라인 레벨은 헤드폰, 마이크, 악기 등 다른 음성 단자와 연결 시 증폭 조정 및 변환이 필요하며, 라인 입력은 다른 장치의 라인 출력을 연결하기 위한 단자이고, 라인 출력은 다른 장치의 라인 입력으로 신호를 보내는 단자이다.

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라인 레벨
개요
명칭	라인 레벨
설명	오디오 신호의 공칭 강도를 지정하는 데 사용되는 표준 다양한 오디오 구성 요소 간에 아날로그 오디오 신호를 전송하는 데 사용됨
기술 세부 사항
전압 레벨	소비자 장비: 약 0.316 V (-10 dBV) 프로페셔널 장비: 약 1.23 V (+4 dBu)
임피던스	출력 임피던스: 일반적으로 150옴 미만 입력 임피던스: 일반적으로 10k옴 이상
커넥터 유형
소비자 장비	3.5mm TRS 커넥터 RCA 커넥터
프로페셔널 장비	6.35mm (1/4인치) TRS 커넥터 XLR 커넥터
응용 분야
소비자 장비	CD 플레이어 DVD 플레이어 MP3 플레이어 사운드 카드
프로페셔널 장비	믹싱 콘솔 오디오 인터페이스 신디사이저 이펙트 프로세서
관련 용어
마이크 레벨	마이크로폰에서 나오는 매우 낮은 레벨의 신호
스피커 레벨	스피커를 구동하기에 충분한 전력을 가진 높은 레벨의 신호

2. 전기적 특성

라인 레벨의 전기적 특성은 국가 및 용도(업무용, 민생용)에 따라 다를 수 있지만, 일반적으로 표준 또는 사실상의 표준이 존재한다. 라인 레벨 신호는 DC 오프셋이 없는 교류 신호이며, 전압이 신호 접지에 대해 피크 진폭(예: +1.5V)에서 동일한 음전압(-1.5V)까지 변동한다.^[4]

라인 레벨과 대략적인 공칭 전압 레벨
이용	명목 상 수치	명목 상 수치, V_RMS	피크 진폭, V_PK	피크 대 피크 진폭, V_PP
프로페셔널 오디오	+4 dBu	1.228	1.736	3.472
컨슈머 오디오	-10 dBV	0.316	0.447	0.894

레퍼런스 및 라인 레벨의 전압 대 사인파 시간. +4dBu 라인 레벨에 대한 V_RMS, V_PK, V_PP가 표시되었다.

2. 1. 라인 레벨

라인 레벨은 라인 입출력에 사용되는 전압 레벨을 의미한다. 소비자용 오디오 기기에서는 -10dBV (언밸런스)가 일반적이다. 전문가용 오디오 기기에서는 +4dBu (밸런스, 미국) 또는 +6dBu (밸런스, 독일)가 표준으로 사용된다.^[8]^[9]^[10]

라인 레벨은 공칭 신호 레벨을 표준 기준 전압에 대한 비율로 설명하며, 데시벨로 표현된다. 공칭 레벨과 이를 표현하는 기준 전압은 사용되는 라인 레벨에 따라 다르다. 공칭 레벨 자체는 다양하지만 두 가지 기준 전압만 일반적이다: 소비자 응용 분야의 데시벨 볼트(dBV)와 전문가 응용 분야의 데시벨 언로드(dBu)이다.

데시벨 볼트 기준 전압은 1 V_RMS이다.^[1] 데시벨 언로드 기준 전압, 0 dBu는 600 Ω 임피던스에서 1 mW의 전력을 생성하는 데 필요한 AC 전압이다(약 0.7746 V_RMS).^[2]

전문 장비의 가장 일반적인 공칭 레벨은 +4 dBu이다. 소비자 장비의 경우 -10 dBV인데, 이는 제조 비용을 줄이기 위해 사용된다.^[3]

절대적인 용어로 표현하면, -10 dBV의 신호는 약 0.447 볼트의 피크 진폭(V_PK)을 갖는 사인파 신호 또는 제곱 평균 제곱근(V_RMS)에서 0.316 볼트인 임의의 일반 신호와 동일하다. +4 dBu의 신호는 약 1.736 볼트의 피크 진폭을 갖는 사인파 신호 또는 약 1.228 V_RMS의 임의의 일반 신호와 동일하다.

피크 대 피크(때로는 ''p-p''로 축약됨) 진폭(V_PP)은 신호의 총 전압 변동을 나타내며, 이는 신호의 피크 진폭의 두 배이다.

라인 레벨 신호는 DC 오프셋이 없는 교류 신호이다.^[4]

라인 레벨과 해당 근사 공칭 전압 레벨
용도	공칭 레벨	공칭 레벨, V_RMS	피크 진폭, V_PK	피크 대 피크 진폭, V_PP
전문 오디오	+4 dBu	1.228	1.736	3.472
소비자 오디오	-10 dBV	0.316	0.447	0.894

2. 2. 임피던스

라인 레벨 회로는 낮은 임피던스 출력이 높은 임피던스 입력을 구동하는 임피던스 브리징(Impedance Bridging) 원리를 사용한다.^[5] 일반적인 라인 출력 연결은 100~600 Ω의 출력 임피던스를 가지며, 최신 장비에서는 낮은 값이 더 일반적이다. 라인 입력은 그 이상으로 훨씬 높은 임피던스를 갖는다.^[5]

이 두 임피던스는 직렬 요소의 크기에 비해 큰 션트 요소가 있는 전압 분배기를 형성하여 신호 일부가 접지로 션트되지 않고 전류 요구 사항이 최소화되도록 한다. 출력에서 나타나는 전압의 대부분은 입력 임피던스에 나타나고, 출력에서는 전압 강하가 거의 없다.^[5] 라인 입력은 높은 임피던스 전압계나 오실로스코프 입력과 유사하게 작동하며, 소스에서 최소 전류(따라서 최소 전력)를 끌어들이면서 출력 전압을 측정한다. 라인 입력 회로의 높은 임피던스는 소스 장치의 출력을 로드 다운하지 않는다.

라인 레벨 신호는 스피커나 안테나와 같은 변환기를 구동하는 전력이 아닌 전압 신호이며, 장치 간에 교환되는 정보는 전압의 변화이다. 이 교류 전압 신호가 정보를 전달하므로 전류는 무관하다. 이상적으로는 출력 임피던스와 입력 임피던스를 일치시키는(임피던스 정합) 것이 가장 효율적으로 신호를 전송한다. 임피던스 정합은 역사적으로 과거에 기기를 공유했던 전화 회선과 동등한 600Ω이 자주 사용된다.^[11]^[12] 이 방식은 입출력 양쪽에서 전압·전류·전력이 일치하며, 기준 레벨의 통일이 필요한 스튜디오 설비 등에서 사용된다.

한편, 출력 측을 로우 임피던스(수백 Ω 등)로, 입력 측을 하이 임피던스(수십 kΩ 등)로 하는, 소위 "로우 출력 하이 입력" 방식도 사용된다. 이 방식은 정합시킨 경우와 비교하여 손실은 있지만, 기기 간 임피던스 편차가 크게 문제되지 않고, 분배를 다루기 쉬운 장점이 있다.^[13]^[12] 이 방식은 기준 레벨이 엄밀하지 않은 스튜디오 설비나, 대부분의 민생용 기기에서 사용되고 있다.

전송 이론상, 전화 회선과 같은 장거리 배선은 회로(선로)의 모델적으로도 분포 정수 회로가 되며, 부조화에 의한 반사나 손실이 문제가 되기 때문에 정합시켜야 한다. 한편 스튜디오 설비 배선과 같이 집중 정수 회로로 취급할 수 있는, 아날로그 음성 신호 파장(수십 kHz에서는 수 km-수십 km)에 대해 영향이 무시할 수 있는 길이의 전송로에서는 반사나 손실은 일반적으로 큰 문제가 아니기 때문에, 오디오 분야에서는 임피던스 브리징과 같은 편리성이 우선되어 이용되고 있다.

2. 3. 밸런스/언밸런스 연결

기기 간 연결에는 언밸런스 연결 또는 밸런스 연결 방식이 사용된다.^[14]

언밸런스 연결은 접지선과 단일 신호선으로 연결하는 방식으로, RCA 핀 커넥터나 TS 폰 커넥터를 채용한 기기에서 널리 사용된다.

밸런스 연결은 접지선과 차동 신호용 핫선・콜드선으로 연결하는 방식으로, 동일 위상・강도로 혼입된 노이즈(공통 모드 노이즈)를 입력 회로에서 상쇄하는 장점을 가진다. 3핀 XLR 캐논 커넥터를 채용한 전문 장비 등에서 사용된다.

3. 커넥터

라인 입출력에 사용되는 커넥터에는 RCA 핀, 폰 플러그, XLR 캐논, 110호(B 게이지), TT 밴텀 등이 있다.^[14] 커넥터를 변환하는 변환 어댑터도 시판되고 있다.

언밸런스 연결에서는 2극이 모노럴/1채널, 3극이 스테레오/2채널 연결에 사용된다. 밸런스 연결에서는 3극이 모노럴/1채널, 5극이 스테레오/2채널 연결에 사용된다.

4. 다른 음성 단자와의 연결

라인 레벨은 헤드폰, 마이크, 전기 기타와 같은 전기 악기의 단자와 전기적 특성이 달라 연결하려면 증폭 조정 및 변환이 필요하다.^[15]^[16]^[17]^[18]^[19]^[20] 이를 위한 전용 중계 기기는 다음과 같다.

연결 대상	중계 기기
마이크로폰(마이크 레벨)에서 라인	마이크 프리앰프
전기 악기(인스트루먼트 레벨)에서 라인	다이렉트 박스 (와 마이크 프리앰프)
레코드 플레이어 (포노)에서 라인	포노 이퀄라이저 앰프
디지털 오디오에서 라인	디지털-아날로그 변환기 (DAC)
라인에서 디지털 오디오	아날로그-디지털 변환기 (ADC)
라인에서 헤드폰	헤드폰 앰프
라인에서 스피커	파워 앰프

AV 앰프나 믹싱 콘솔과 같이 중계 회로를 내장하거나 복수의 입출력을 갖춘 범용 기기를 사용하기도 한다.

음성이나 악기와 같은 음향은 마이크로폰 및 픽업과 같은 변환기를 통해 약한 전기 신호로 녹음되는 경우가 많다. 이러한 신호는 믹싱 콘솔 및 테이프 레코더와 같은 다른 장치에서 쉽게 조작할 수 있도록 프리앰프를 통해 라인 레벨로 증폭해야 한다.

라인 레벨에서 조작된 신호는 일반적으로 파워 앰프로 전송되어 헤드폰이나 스피커를 구동할 수 있는 수준으로 증폭된다. 이후 신호는 공기를 통해 들을 수 있는 소리로 다시 변환된다.

대부분의 축음기 카트리지도 낮은 출력 레벨을 가지므로 프리앰프가 필요하다. 일반적으로 가정용 스테레오 통합 앰프 또는 수신기에는 특수 포노 입력이 있는데, 이 입력은 신호를 포노 프리앰프를 통과시켜 RIAA 이퀄라이제이션을 적용하고 라인 레벨로 증폭한다.

5. 라인 입력 (Line In)

라인 인 기호. PC 가이드 색상 밝은 파란색.

라인 입력은 한 장치의 라인 출력을 다른 장치의 라인 입력에 연결하기 위한 단자이다. 라인 입력은 라인 출력에서 제공하는 전압 레벨 범위를 수용하도록 설계되었다. 임피던스는 출력과 입력 간에 의도적으로 일치하지 않는다.

라인 입력의 임피던스는 일반적으로 10kohm 정도이다. 라인 출력의 낮은 임피던스(100Ω~600Ω)에 의해 구동될 때, 이는 소스(출력)에서 생성된 대부분의 전압이 부하(입력)에 걸쳐 강하하고, 부하의 비교적 높은 임피던스로 인해 최소한의 전류가 흐르는 "브리징" 연결을 형성한다.

라인 입력은 라인 출력에 비해 높은 임피던스를 가지지만, 47kohm에서 1Mohm 이상의 임피던스를 가진 소위 "Hi-Z" 입력(Z는 임피던스의 기호)과 혼동해서는 안 된다. 이러한 "Hi-Z" 또는 "악기" 입력은 일반적으로 라인 입력보다 더 높은 게인을 가지며, 일렉트릭 기타 픽업 및 직접 주입 박스와 함께 사용하도록 설계되었다. 이러한 소스 중 일부는 최소한의 전압과 전류만 제공할 수 있으며, 높은 임피던스 입력은 과도하게 부하를 가하지 않도록 설계되었다.

6. 라인 출력 (Line Out)

라인 출력은 다른 장치의 라인 입력으로 신호를 보내는 단자이다.^[6] PC 가이드 색상은 palegreen|연두색^영어이다.

라인 출력 기호.

라인 출력은 일반적으로 100~600 옴의 소스 임피던스를 가진다.^[6] 전압은 -10 dBV (300 mV)에서 피크 대 피크 2볼트에 도달할 수 있다. 대부분의 현대 장비의 주파수 응답은 최소 20 Hz에서 20 kHz로 광고되며, 이는 인간의 가청 범위에 해당한다. 라인 출력은 10,000옴의 부하 임피던스를 구동하도록 설계되었다.

스피커(일반적으로 4 ~ 8 Ω)와 같은 낮은 임피던스 부하를 라인 출력에 직접 연결하면 출력 회로가 단락될 수 있다. 이러한 부하는 라인 출력이 구동하도록 설계된 임피던스의 약 1/1000이므로, 라인 출력은 일반적인 라인 출력 신호 전압에서 4 ~ 8옴 부하가 소비하는 전류를 공급하도록 설계되지 않았다. 그 결과 스피커에서 매우 약한 소리가 나고 라인 출력 회로가 손상될 수 있다.^[6]

헤드폰 출력과 라인 출력은 때때로 혼동된다.^[6]

참조

_[1] 웹 Tangible Tech Audio Basics http://www.tangible-[...]
_[2] 서적 Handbook for Sound Engineers: The New Audio Cyclopedia, Second Edition Focal Press
_[3] 서적 The Audio Expert: Everything You Need to Know About Audio https://books.google[...] Focal Press
_[4] 웹 Oscilloscoped measurement for line level signal http://mitat.tuu.fi/[...]
_[5] 웹사이트 Practical Line-Driving Current Requirements http://www.rane.com/[...] Rane Corporation 2012-07-15
_[6] 웹사이트 Why Not Wye? http://www.rane.com/[...] Rane Corporation 2012-07-15
_[7] 웹 What's the difference between Mic, Instrument, Line, and Speaker level signals? http://www.sweetwate[...] Sweetwater Sound 2015-04-30
_[8] 웹사이트 levels https://www.aes.org/[...] Audio Engineering Society 2021-08-21
_[9] 웹 2.2. Different ways to define signal levels https://web.archive.[...] Deutsche Welle 2001-04-18
_[10] 웹사이트 Audio technology in the television broadcast studio and the realationship between analog and digital audio levels. https://www.lynx-tec[...] LYNX Technik AG 2021-08-21
_[11] 웹 9-5 インピーダンス http://www.ceres.dti[...] 尚美学園短期大学音楽情報学科山口ゼミウェブサイト 2015-04-30
_[12] 웹 Understanding Impedance http://www.soundonso[...] SOS Publications Group 2003-01
_[13] 웹 デジタル音声システムの同期の取り方とデジタル機器将来への展望 http://www.kitake.co[...] JPPAオーディオ委員会第3回オーディオスクール草稿 1998-03-26
_[14] 웹 The Low-down On Analogue Interfacing http://www.soundonso[...] SOS Publications Group 2007-05
_[15] 웹 Line and Microphone Level http://eu.audio-tech[...] Audio-Technica 2015-04-30
_[16] 웹 USING DI BOXES http://www.soundonso[...] SOS Publications Group 2002-06
_[17] 웹 林正儀のオーディオ講座第27回：RIAA／フォノ端子ってなに？ https://www.phileweb[...] 音元出版 2008-10-16
_[18] 웹 Interfacing Analogue & Digital Equipment http://www.soundonso[...] SOS Publications Group 2000-05
_[19] 웹 Ultimate Headphone Guide Articles: What is a headphone amplifier, and why do I need one? http://www.innerfide[...] The Enthusiast Network 2013-08-18
_[20] 웹 林正儀のオーディオ講座第11回：アンプの役割 https://www.phileweb[...] 音元出版 2007-10-11

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