Linková úroveň ( anglicky line level ) analogového signálu je průměrná [1] hodnota napětí signálu přenášeného z jednoho bloku signálové cesty do druhého přes meziblokové komunikační linky; v obecnější formulaci je úroveň linky průměrné napětí signálu v libovolném bodě analogové cesty [1] . Signál odpovídající linkové úrovni se nazývá linkový signál , výstupní obvod zdroje takového signálu je linkový výstup a vstupní obvod s ním kompatibilního přijímače signálu je linkový vstup . Koncept liniové úrovně, který se objevil ve Spojených státech v meziválečném období, se vrací ke konceptu pevné telefonní linky a přímo nesouvisí s koncepty linearity a nelinearity analogové cesty [1] .
Hodnoty úrovní linky závisí na účelu zařízení (domácí nebo profesionální), povaze zdroje signálu ( video , audio atd.) a jeho nosiči (analogová nebo digitální forma ), době uvolnění signálu. vybavení, a tak dále. Volba úrovně linky je kompromisem mezi požadavky na odstup signálu od šumu na jedné straně a přetížitelností pro úroveň nelineárního zkreslení na straně druhé. Napětí na úrovni linky audio zařízení jsou vždy vyjádřena ve středních čtvercových ( rms ) hodnotách. Kromě indikace úrovně ve voltech nebo milivoltech se v praxi používají také logaritmické jednotky specifické pro jejich oblasti použití - dBV v domácnosti a dBm nebo dBu v profesionálních zařízeních.
V prvních desetiletích existence bezdrátového vysílání byla jediným způsobem přenosu programů mezi stanicemi zařazenými do vysílacích sítí pozemní (drátová) telefonní komunikace . Dosah samotných vysílacích stanic nebyl velký a kvalita příjmu programů přes rozhlasový kanál byla pro účely přenosu neuspokojivě nízká; satelitní rádiová komunikace v zásadě neexistovala. Téměř ihned po prvních experimentech s telefonním vysíláním se rozhlasoví a telefonisté potřebovali dohodnout na technických požadavcích na přenášený signál [2] . Příliš silný signál přetěžoval telefonní zařízení, příliš slabý podléhal nadměrnému šumu a rušení [2] . V roce 1940 američtí vysílatelé a telefonní monopol AT&T stanovili technické požadavky v normě, která dala jasnou definici: „úroveň linky - průměrná úroveň zvukového programu, při které se uvolní 1 mW elektrického výkonu v účastnické zátěži s vstupní impedance 600 ohmů “ [2] [3] . Logaritmická měřící stupnice spojená s touto úrovní byla označena dBm (decibel vzhledem k úrovni 1 mW) [2] . Právě tato stupnice kalibrovala standardní „zvukové“ voltmetry systému VU (VU-metry): nulové konvenční jednotky VU (ve skutečnosti ležící v pravé polovině stupnice voltmetru) odpovídaly napětí 775 mV [4] [3 ] .
Postupem času se přípustná úroveň signálu na lince zvýšila; v roce 1954 vzrostla úroveň standardních linek amerických telefonních sítí na +8 dBm ( 6,3 mW do zátěže 600 Ω nebo 1,95 V); přípustný limit úrovně signálu pak byl +18 dBm, což zaručovalo rezervu přetížení 10 dB vzhledem k úrovni linky [5] . Zároveň se ukázalo, že germaniové usměrňovače zabudované ve standardních VU metrech vnášejí do signálu na vedení nepřijatelně vysoké nelineární zkreslení [4] [3] ( 0,3 % na limitní úrovni a mnohem více na nižších úrovních [ 5] ). Aby se zabránilo těmto zkreslením, začali inženýři zapínat předřadný odpor v sérii s voltmetrem VU , čímž se zvýšil vstupní odpor zařízení a současně se snížilo napětí na vstupu voltmetru asi jedenapůlkrát, resp. 4 dB [3] . V rámci vysílacích sítí brzy vznikl nový průmyslový standard: podmíněná nula VU voltmetru nyní odpovídala +4 dBm, neboli 1,228 V do odporu 600 ohmů [3] . Právě tato úroveň se používala jako lineární úroveň ve studiovém vybavení vysílacích sítí [3] .
V 70. letech se situace změnila: rozvinul se masový trh se spotřebním vysoce kvalitním zařízením pro reprodukci zvuku a vznikl nový trh pro poloprofesionální studiová zařízení [4] . Standardní studiová 600-ohmová linka, která znamenala použití širokopásmových přizpůsobovacích transformátorů , byla příliš drahá pro levné domácí vybavení a nebyla potřebná [4] . Stačilo, aby výstupní impedance zdroje signálu byla mnohonásobně nižší než vstupní impedance přijímače [4] . Bylo tedy potřeba přejít od „výkonových“ decibelů dBm k nové stupnici, která nepracuje s výkonem, ale s napětím [6] [4] . V USA podle tradice jednoduše srovnali nulu napěťové stupnice s nulou dBm; nové logaritmické jednotky dostaly označení dBu (z anglického unterminated , „nezatížený“) [6] [4] . V Evropě navrhli novou stupnici, vázanou nikoli na úroveň 775 mV, ale na úroveň 1 V - tato stupnice byla označena dBv [4] [6] . Stupnice dBV, standardizovaná IEC a IHF , se stala základem domácích spotřebičů; Stupnice dBu, stejně jako její předchůdce dBm, zůstala standardem pro profesionály [4] [6] .
Linkové úrovně profesionálního vybavení, tradičně měřené v dBm nebo dBu, leží v rozsahu +4 ... + 8 dBu nebo 1,228 ... 1,95 V:
Pokud je zdrojový signál přenášen do přijímače symetrickým symetrickým vedením (což je v odborné praxi normou), pak se napětí signálu měří mezi dvěma protifázovými vodiči. Průměrné napětí signálu na každém z těchto vodičů je polovina úrovně linky – 614, 775 nebo 973 mV pro úrovně linky +4, +6 nebo +8 dBu [9 ] .
Ve spotřebitelských audio zařízeních se zpravidla používají mnohem nižší úrovně linky:
V dokumentaci k přehrávačům digitálních médií může být místo indikace úrovně linky uvedeno omezující efektivní napětí nezkresleného sinusového signálu na výstupu digitálně-analogového převodníku . Jeho typická hodnota, standardizovaná v 80. letech pro pevné CD přehrávače a zvukové rozhraní SCART , je 2 V [11] . V souladu s IEC 60933 a GOST R 51771-2001 je lineární (nominální) úroveň takového signálu vzdálena 12 dB od limitu a rovná se 500 mV [14] . Podle údajů z roku 2013 však většina zvukařů míchala digitální fonogramy se zaměřením na světlou výšku 18 dB, takže skutečná průměrná úroveň linky na výstupu přehrávače je poloviční – pouze 250 mV [13] .
Obvykle je nemožné poslat signál z výstupu profesionálního zařízení na vstup domácího zařízení kvůli nevyhnutelnému přetížení vstupu [12] . Pro útlum signálu profesionálních zařízení do domácností -10 dBV se používají útlumové články nebo transformátory , které v anglicky mluvícím prostředí dostaly souhrnný název "4 to -10 converters" ( angl. 4 / -10 converters ). Obdobně jsou označeny vypínače na profesionálních zařízeních s vestavěnými útlumovými články ( -10/+4 ) [12] . Vzhledem k tomu, že profesionální a domácí úrovně jsou tradičně indikovány na různých stupnicích (dBu a dBV), koeficient útlumu takového atenuátoru není -16, ale -11,8 dB (napětí je zeslabeno 3,89krát) [12] [4] .
Linková úroveň +4…+8 dBu je optimální pro propojovací linky, ale příliš vysoká pro zpracování signálu v blocích. V profesionálních zařízeních je signál přicházející zvenčí zpravidla utlumen na úroveň vnitřní linky asi -6 ... 0 dBu nebo 388 ... 775 mV rms; v obvodech postavených na operačním zesilovači tato úroveň zaručuje rezervu přetížení 20 ... 27 dB [9] . U specializovaných mixážních pultů může být vnitřní úroveň ještě nižší, řádově -16 dBu ( 123 mV rms) [9] .
Vnitřní úrovně vedení spotřebičů, zejména těch určených pro bateriové napájení, mohou být také výrazně nižší než jmenovité - například referenční úrovně 25 ... 35 mV byly běžné u kazetových zařízení s UWB Dolby a dbx [15] .
Volba lineární úrovně je kompromisem mezi požadavky na odstup signálu od šumu na jedné straně a přetížitelností a úrovní nelineárního zkreslení na straně druhé [7] . Příliš slabý signál procházející audio cestou bude nadměrně zašuměný; příliš silný bude předčasně vystaven nelineárnímu oříznutí při přetížení [7] . U elektronkových a raných tranzistorových zařízení zvýšení úrovně linky také způsobilo postupný nárůst zkreslení v lineární oblasti provozu; v moderních analogových zařízeních tento jev prakticky chybí: zesilovače udržují standardně nízkou úroveň zkreslení až do amplitudového přetížení [16] . Některé operační zesilovače, včetně těch používaných ve studiovém vybavení, se však vyznačují abnormálně vysokými spínacími zkresleními při přepínání z režimu A do režimu AB - optimální rozsah výstupního napětí takových operačních zesilovačů je mnohem užší než maximální možné [17] .
Absolutní práh přetížení je určen základnou prvků a obvody zesilovacích stupňů: v nízkonapěťových bateriových obvodech nepřesahuje práh přetížení ±1 V, v obvodech založených na operačních zesilovačích je práh asi ±10 V a v konstrukcích založených na diskrétních tranzistorech nebo lampách to může být několik desítek voltů. V profesionálním vybavení jsou de facto standardizovány dvě úrovně maximálního povoleného napětí:
Lineární úroveň charakterizuje průměrné napětí signálu, nikoli však maximální přípustné [1] ; druhá vždy překračuje lineární úroveň. Rozdíl mezi nominální (pasovou) úrovní vedení zařízení a limitní úrovní signálu, vyjádřený ve stejné stupnici efektivních napětí, je
Výše uvedené obrázky charakterizují schopnosti samotného zařízení; dynamický rozsah zvukových záznamů určených pro rozmnožování a rozhlasové vysílání je obvykle při masteringu dále omezen . V normálních nahrávkách, které nejsou vystaveny agresivní kompresi, je faktor výkyvu - rozdíl mezi průměrnou a maximální úrovní - přibližně 18 dB. Během „ války hlasitosti “ v roce 2000 zkomprimovali masteringoví inženýři tento poměr na 12 dB a v nejvíce „zmačkaných“ nahrávkách na 8 dB. Nahrávky vystavené takové kompresi zní „nahlas“, někdy efektně, ale monotónně [20] [21] . Dlouhý poslech takových nahrávek posluchače unavuje [20] [21] .