Câbles et prises audio et vidéo, comment s'y retrouver ?
HDMI, USB, DVI, Composantes, Vidéo, RCA, Y/C, SCART et compagnie...

par Jean-Paul Figer, ARMOSC

Publié le - Mis à jour le

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Comment s'y retrouver dans la forêt des câbles et des prises qui peuplent les équipements multimédia modernes ? Quel câble utiliser pour obtenir la meilleure qualité ? Le but de cet article est de rassembler tous les renseignements utiles éparpillés sur l'Internet. En écrivant cet article, je me suis aperçu que j'ignorais beaucoup de détails alors que je croyais m'y connaitre !

Cet article donne quelques conseils simples pour bien choisir les multiples manières de connecter des équipements. J'ai ajouté une annexe technique simplifiée pour ceux qui veulent comprendre le codage des signaux audio et vidéo.

Analogique ou numérique ?

En 1970, tous les signaux  -radio, télévision, disque, téléphone, photos- étaient analogiques, c'est à dire que l'information était transmise en modifiant l'amplitude, la fréquence ou la phase du signal. Cette méthode était simple mais très sensible aux signaux parasites. On se souvient des crachotements sur les disques 78 tours, des sifflements à la radio ou des points blancs sur les écrans de télévision. Pire, il n'était pas possible de corriger les défauts et à chaque copie ou transmission, le signal se dégradait. L'arrivée du micro processeur a permis progressivement de numériser tous les signaux : on ne transmet plus l'amplitude du signal mais sa valeur à un instant donné. Le problème c'est qu'on obtient un nombre considérable de valeurs, par exemple 48000 nombres de 16 bits par seconde pour une bonne reproduction de la musique, 2 millions de nombres de 32 bits par seconde pour la TVHD . Il faut comprimer ces données à l'aide de microprocesseurs puissants avant de les stocker ou de les transmettre. C'est l'accroissement de la puissance et la baisse des prix des microprocesseurs qui a progressivement permis de remplacer tous les signaux analogiques par des signaux numériques. Le dernier acte se joue en 2011 avec l'arrêt en France de la télévision analogique remplacée par la TNT (Télévision Numérique Terrestre).

Cette période de transition, commencée avec le Compact Disc, dure depuis bientôt 30 ans. Les entrées et les sorties en signaux analogiques et en signaux numériques coexistent sur les appareils pour ne pas obliger les utilisateurs à remplacer tous leurs équipements avec chaque nouvelle technologie. C'est ce qui explique la complexité des panneaux de connexions actuels car ces équipements ont des durées de vie de plusieurs dizaines d'années. D'où la règle de base

Toujours préférer les connexions numériques aux connexions analogiques si on a le choix.

Suite à une remarque judicieuse d'un lecteur, j'ai présenté les prises dans l'ordre du meilleur choix pour privilégier la qualité.

HDbaseT

Ce nouveau standard devait sortir en 2011. Il vise à remplacer les coûteux câbles HDMI, limités en longueur par des câbles RJ45 très répandus. En 2012, il n'y a pas encore d'équipements de ce genre sur le marché.

HDMI [High Definition Multimedia Interface]

C'est une prise d'entrée/sortie vidéo et audio numérique. C'est la meilleure qualité possible avec un seul câble pour la vidéo et l'audio. Elle est standard en 2010 sur tous les nouveaux équipements TV et lecteurs DVD/Blu-ray. Exigez-la aussi pour les vidéoprojecteurs, PC, caméscope ou autres équipements multimédia. Les câbles coûtent une fortune qui n'est généralement pas justifiée. En effet, en numérique, ça fonctionne ou pas mais le signal ne peut pas être dégradé. Il faut donc acheter le câble le moins cher. Il existe aussi des prises mini HDMI pour les équipements de petite taille comme les caméscopes. Achetez plutôt un adaptateur mini HDMI Mâle-HDMI Femelle qui vous permettra d'utiliser des câbles HDMI standard de la taille voulue. La taille maximum des câbles HDMI est de 15 mètres avec des prix foux de l'ordre de 20 à 150 euros ou plus. Voici ce site qui propose des câbles HDMI pour quelques dollars.

HDMI Femelle HDMI male
HDMI Femelle HDMI Mâle

USB, USB mini, USB micro

L'USB [Universal Serial Bus] est une norme de bus informatique crée en 1996 pour connecter à un ordinateur jusqu'à 127 équipements périphériques. Il est progressivement devenu la norme pour connecter tous les matériels portables à un PC. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :

  • Connexion et déconnexion à chaud
  • Equipements prêts à fonctionner [Plug and Play] par simple connexion.
  • Alimentation des périphériques en énergie

USB 1.0 ou 1.1 fournit des débits de 1.5 à 12 Mbit/s. Depuis 2000, l'USB 2.0 permet des connexions jusqu'à 480 Mbit/s. En 2010 une nouvelle version USB 3.0 autorise des débits jusqu'à 5 Gbit/s. Cette nouvelle version est juxtaposée à l'ancienne et les prises et câbles sont légérement différents (8 fils au lieu de 4 fils). Attention, les câbles sont différents.

Depuis 2011, la prise micro USB est devenue le standard euriopéen pour les téléphones portables..La longueur des câbles USB est limitée à 5 mètres.

Connecteurs  USB Types de rpises USB
Micro-B, mini-B, USB type B, USB type A
Câblage USB

IEEE 1394 ou Firewire (Apple) ou i.Link (Sony)

IEEE 1394 était depuis 1995, le standard pour relier entre eux des équipements Audio-Vidéo pour échanger des données et des commandes avec un seul câble. Ce standard est progressivement concurrencé soit par l'USB soit par le HDMI. Il reste néanmoins très utile pour tout ce qui touche à la manipulation du format caméscope DV.


Prises ieee1394 Femelle Prises IEEE 1394 male
IEEE 1394 Femelle 6p IEEE 1394 Mâle 4p et 6p

DVI [Digital Video Interface]

C'est une prise vidéo numérique et analogique assez répandue sur les DVD et les PCs pour relier un équipement à un écran. Elle est conçu pour faciliter la transition entre l'ancien standard VGA analogique et le numériqueConnecteurs DVI.

Il existe trois modèles

  • DVI-A pour Analogique qui est l'ancienne norme VGA
  • DVI-D pour Digital qui est la nouvelle norme numérique compatible HDMI
  • DVI-I pour Integrated qui transmet simultanément les normes analogiques et numériques

 

Les deux modèles numériques DVI-I et DVI-D ont deux variantes Single Link ou Dual Link (deux fois plus de débit). Single Link permet des images de résolution 1920x1200 et Dual Link 2560x1600.

La longueur maximum théorique des câbles est de 5 mètres. Certains fournisseurs proposent des câbles de 10 mètres mais le fonctionnement n'est pas garanti. Il existe des adaptateurs DVI - VGA et DVI - HDMI mais ils ne convertissent pas le signal. C'est le signal analogique ou numérique qui est relayé.

Connecteur DVI mâle

Convertisseur DVI VGA

Prise DVI mâle
Adaptateur DVI- VGA

Audio numérique S/PDIF (Sony/Philips Digital InterFace)

C'est un standard audio numérique qui est une déclinaison grand public du standard professionnel AES/EBU. Les connecteurs existent sous 3 formats différents en fonction de la manière dont est transmis le signal sous format électrique ou optique

  • Connecteur RCA utilisant un câble coaxial 75 Ω standard
  • Connecteur Toslink crée par TOSHIBA en 1983 utilisant la fibre optique. Le principal avantage de ce format réside dans son immunité totale face aux perturbations électromagnétiques.
  • Connecteur Mini-Toslink utilisant la fibre optique. Seul le connecteur change, il ressemble à un minijack 3,5mm standard (0,5mm plus court pour empêcher de se tromper et de toucher la diode lumineuse).
toslink femelle Toslink male
Toslink femelle Toslink et mini-toslink mâle

VGA [Video Graphics Array]

Lancée par IBM en 1987, c'est sans doute la prise de sortie vidéo analogique la plus utilisée. Elle est  en voie de remplacement par les prises DVI et HDMI. La version ancienne noire n'est plus utilisée et c'est la version bleue VGA DDC avec 15 broches qui est standard. Cette prise fournit le signal vidéo analogiques sous la forme RGBHV c'est à dire sous les 3 composantes Rouge Vert Bleu et les signaux de synchronisation Horizontaux et Verticaux.

VGA

Câble VGA mâle
VGA femelle VGA mâle

Composantes (YPbPr)

C'est la meilleure qualité pour un signal vidéo analogique. On transmet séparément les 3 signaux couleur sous une forme améliorée par rapport au RVB. On transmet un signal de luminance Y qui est une composition de R et V et B, puis deux signaux couleur B-Y et R-Y. L'intérêt de ce codage est de réduire la bande passante nécessaire pour transmettre les signaux. C'est le seul standard de vidéo analogique capable de transmettre des résolutions au delà des 480i/p et de transmettre de la vidéo non entrelacée. On le trouve souvent sur les DVD ou les équipements de bonne qualité. On peut utiliser des câbles RCA standard jaune blanc rouge.

Ypbpr Ypbpr câbles
YPbPr Femelle

YPbPr mâle

S-Video (Y/C)

C'est une amélioration (modeste) de la prise vidéo composite analogique. Le signal de luminance (Y) c'est à dire l'image noir et blanc est transmise séparément du signal couleur C dit de chrominance. Ce standard n'existe qu'en deux versions PAL et NTSC. L'audio analogique est transmise comme dans le cas précédent par les câbles audio RCA.

Y/C Y/C mâle
S-Video ou Y/C Femelle S-Video ou Y/C mâle

SCART, EURO-SCART ou Péritel

C'est une prise audio et vidéo analogique crée en 1980 et toujours utilisée en 2010. Le passage de la télévision au tout numérique va entrainer son remplacement par les prises HDMI et DVI. Elle fournit des signaux analogiques vidéo en RVB, en format composite ou Y/C et des signaux audio analogiques stéréo.

Connecteur  SCART SCART male correspondance scart-rca
SCART Femelle SCART mâle Câblage SCART RCA

Vidéo composite (CVBS -Chroma Video Blanking Synchro-) et Audio analogique

C'est le signal vidéo composite analogique de base de la télévision couleur. Il existe dans les 3 standards de la vidéo couleur PAL, SECAM et NTSC. Il est habituellement affecté à des prises RCA jaunes. Les signaux audio analogiques sont transmis par des câbles séparées munies de prises RCA (blanche ou noire pour le canal gauche et rouge pour le canal de droite). Bien qu'il n'y ait pas de véritable limitation dans la fréquence des signaux transmis, le mélange des 3 composantes de la télévision couleur entraine une image de qualité moyenne. C'est donc la plus mauvaise qualité de transmission de la vidéo et c'est l'option à utiliser en dernier recours. A noter que les prises SCART utilisent souvent ces signaux codés (1.3.19) ce qui fournit la même mauvaise qualité.


Prises RCA Femelle Prises RCA male
RCA Femelle RCA Mâle

Prises et câbles RCA (CINCH)

C'est la prise à  tout faire qui existe depuis 1940. Elle présente cependant de nombreux défauts. En particulier, on établit le contact d'abord par le plot central avant la masse ce qui provoque des bruits parasites qui peuvent être violents et endommager les amplificateurs et les hauts-parleurs.

prises rca males rca cinch femelles
RCA CINCH mâles RCA CINCH femelles

Voici un tableau résumé de son utilisation extrait de Wikipedia. Toutes les prises et câbles sont identiques et seul le code couleur permet de s'y retrouver un peu

Vidéo Analogique composite
Composite Jaune
Audio Analogique
Gauche/Mono Blanc ou noir
Droit Rouge
Centre Vert
Ambiance gauche Bleu
Ambiance droit
Gris
Ambiance arrière gauche
Brun
Ambiance arrière droit
Tan
Caisson de basse
Mauve
Audio numérique
S/PDIF Orange
Vidéo Composante analogique (YPbPr) Y Vert
PB Bleu
PR Rouge
Component analog video/VGA (RGB/HV) R Rouge
G Vert
B Bleu
H(Horizontal sync)/S(Composite Sync) Jaune
V(Vertical sync) Blanc

Les prises Jack

La prise Jack audio 6,5mm utilisée  pour le téléphone depuis 1920 est l'ancêtre de toutes les prises audio analogique. On ne la retrouve plus guère que dans les amplis audios professionnels et dans l'aviation pour les casques. En revanche, la prise mini-jack 3,5mm est très largement utilisée pour les signaux audio analogiques pour les PCs et pour les écouteurs et micro grand public. Elle permet de transmettre un signal stéreo audio. Il existe aussi une version 2,5mm moins répandue.

Minijack
Mini-jack 3.5mm mâle et femelle

En 1999, Microsoft et Intel ont standardisé les couleurs pour les connexions audio sur les PC

vert  3.5 mm sortie stéreo, canaux avant ou écouteurs
noir 3.5 mm sortie stéreo, canaux arrières
gris 3.5 mm sortie stéreo, canaux latéraux
or 3.5 mm sorties centrale et caisson de basses
Bleu 3.5 mm entrée stéreo, niveau ligne
rose 3.5 mm

entrée mono ou stéreo niveau microphone

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Jean-Paul Figer
© Jean-Paul Figer, 1958-2013

J'ai travaillé pendant 40 ans à Capgemini. Cependant les opinions exprimées dans ces articles n'engagent que moi et ne représentent pas la position de Capgemini.

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Pour s'y retrouver un peu dans les standards vidéo et audio

Vidéo

La vidéo numérique remplace progressivement la vidéo analogique. Pour permettre une transition en douceur, la vidéo numérique a hérité la plupart de ses caractéristiques de celles de la vidéo analogique qu'il faut donc bien connaître.

Il existe deux formats d'image pour la télévison analogique : 4:3 et 16:9. Les formats d'image de la télévision numérique sont plus nombreux comme 720x576, 640x480, 1080x720, 1920x1080 etc. Le plus étrange est qu'aucun de ces formats n'a exactement comme rapport 4:3 ou 16:9 !

Le standard européen de télévision (PAL ou SECAM) a été construit autour de la méthode de restitution des images sur un tube cathodique. On transmet 625 lignes et 25 images par seconde. Le standard américain (NTSC) transmet 525 lignes et 30 images par seconde mais pour éviter de compliquer l'exposé, je ne détaillerai que le standard européen. En fait, on transmet deux demi images de 312.5 lignes 50 fois par seconde qui sont affichées successivement sur l'écran pour améliorer la fluidité de l'image et réduire le scintillement. C'est ce qu'on appelle une image entrelacée par opposition à une image progressive qui affiche toutes les lignes succesivement comme sur un écran de PC. La cohabitation de ces deux modes entraîne de nombreuses complications dans le traitement de la vidéo qui sont bien expliquées ici (en anglais).

Les nuances de gris d'une image noir et blanc sont représentées en analogique par l'amplitude du signal. Tout se complique avec une image couleur. Il faudrait en principe transmettre 3 images, une en rouge R, une en vert V et une en bleu B. En fait, on a choisi une autre méthode qui permet la compatibilité avec l'image noir et blanc et qui réduit la bande passante nécessaire. On transmet un signal dit luminance (Y) qui représente l'ancienne image noir et blanc avec la formule suivante Y= 0,30 R + 0,59 V + 0,11 B. Les deux autres informations nécessaires dites chrominance sont transmises sous la forme B-Y et R-Y. Il est facile de reconstituer R V et B à partir des 3 signaux précédents.

Tout se complique pour transmettre les deux signaux C1 et C2 dit chrominance. Il existe 3 méthodes incompatibles NTSC, PAL et SECAM. Le signal vidéo composite existe donc dans ces 3 standards. En revanche les signaux composantes qui transmettent les 3 composantes séparement sont indépendants du standard utilisé. (à suivre en cours de rédaction...)