La connectique en studio

Les câbles sont omniprésents en studio et peuvent être source de parasites ou de casse-tête lorsqu'il s'agit de relier deux appareils utilisant des prises de formats différents.
Quel câble choisir pour quelle utilisation ? Comment éviter les pertes de qualité, ou d'informations pour les connexions numériques ?
Voilà un petit relevé, qui se veut complet sans pour autant être exhaustif, des liaisons et connexions que tout un chacun peut trouver dans un (home) studio.

Pourquoi des câbles ?

Avec les premiers appareils, sont apparus les premiers câbles : il a tout de suite été nécessaire de transmettre des informations (ou du courant) entre les machines, mais aussi de conserver une certaine modularité... les premiers connecteurs sont donc apparus de concert.

De nos jours les signaux musicaux de studio que nous manipulons se transmettent sous deux formes :

• par des signaux analogiques (depuis la nuit des temps de la diffusion musicale... )
• par des signaux numériques (depuis le début de cette ère, fin 1970 début 1980 environ )

Les transmissions de ces signaux posent des problèmes totalement opposés ! En effet, pour une transmission analogique on tâchera de protéger le signal du maximum de parasites, alors que pour les transmissions numériques (quasiment insensibles aux parasites dans un environnement de studio) on fera beaucoup plus attention à des aspects liés directement aux conditions de transmission (impédance du câble, connecteurs ; comme dans toute liaison haute fréquence).

Il est donc logique maintenant, qu'on ne peut pas se contenter de relier deux appareils par de bêtes fils conducteurs. Des câbles spécifiques existent selon le caractère de la liaison.

Comment est caractérisé un câble ?

Un câble se défini par plusieurs critères :

le nombre de conducteurs
C'est le type de liaison qui va conditionner ce choix. En sonorisation on peut transmettre plusieurs dizaine de signaux dans un même câble : on utilise alors des câbles comportant plusieurs dizaines de conducteurs isolés.

la présence et le type de blindage
Le blindage est la solution la plus simple pour éviter les parasites (par effet d'écrantage, les parasites sont atténués par le blindage). Bien sur, il faut garder toute mesure : les signaux destinés aux enceinte sont tellement forts qu'un blindage est inutile, alors qu'un signal issu d'un micro sera parasité très vite.
Aussi, les blindages utilisant une tresse plus une feuille d'aluminium sont plus efficaces que ceux qui utilise juste une tresse, mais coûtent plus cher.

la qualité des conducteurs
Les conducteurs utilisant des fils multibrins dont certains sont en argent sont les plus cher et les plus efficaces. Mais ils restent à l'usage des audiophiles fortunés. En studio la meilleure qualité se trouve dans le cuivre OFC (pour Oxygen Free Copper), et c'est celle qu'il faut naturellement adopter. En effet, la rouille augmente la résistance du câble et introduit des capacités parasites qui vont dégrader le son : le cuivre OFC garanti un câble exempt d'oxydation sur toute sa longueur.
La section du conducteur est elle aussi importante, mais surtout pour les liaisons de forte puissance.

Et les connecteurs ?

Le connecteur est la partie essentielle d'un câble, car c'est évidemment lui qui donne toute l'ergonomie et l'aspect modulaire à la liaison.
On le choisit selon ses caractéristiques mécaniques (robustesse ou compacité) et ses caractéristiques électriques.

Le connecteur Cinch (aussi appelé RCA ou phono)
C'est le connecteur le plus répandu. On le retrouve sur les amplis Hi-Fi et le matériel de DJ ainsi que le matériel de studio semi-pro. Mais la qualité de la liaison dépend beaucoup de la qualité des connecteurs dont certains se vendent à plus de 30 euros l'unité !
Ce connecteur est aussi utilisé pour transmettre les signaux S/PDIF dits "coaxiaux".


Le connecteur Jack 1/4" (ou encore Jack TRS)
Il peut être mono ou stéréo (stéréo sur l'image). Il est très utilisé pour les liaisons à haute impédance de studio comme pour relier les guitares, les entrées sortie de cartes sons et synthés (+4 dBv ou -10 dBv). C'est un connecteur qui, lorsqu'il est métallique, est à la fois solide et encore compacte. On trouve sa forme stéréo (TRS) pour les connexions casque et les liaisons professionnelles symétriques.


Le connecteur XLR 3 points
Le connecteur professionnel par excellence. D'une robustesse inégalée, on le retrouve partout sur scène et en studio pour connecter les micros et tous les signaux de faibles niveaux (-20 à -60 dBv). Il possède souvent un verrouillage qui sécurise la liaison, mais est relativement encombrant. C'est ainsi qu'on ne le retrouvera bien souvent que sur les entrées micros des cartes sons pro et des tables de mixages.


Le connecteur de la liaison numérique optique : TOS-link
C'est le seul standard utilisé pour les transmissions numériques optiques. On le trouve aussi sous une forme ressemblent à un jack 1/8" créé pour un encombrement minimum sur les lecteurs/enregistreur MD et DAT portables.BNC


Le connecteur BNC 75 Ohms
Le dernier connecteur que nous verrons ici est le connecteur pour le standard word clock. Standard qui permet juste de synchroniser les machines numériques entre elles pour éviter de perdre des échantillons. Ce connecteur se verrouille et permet une transmission fidèle du signal, il est habituellement utilisé en liaison Haute Fréquence.

Les différents types de liaisons :

La liaison analogique classique : la liaison asymétrique monophonique

Pour transmettre un signal entre deux appareils, il faut au moins deux fils (le signal est la différence de potentiel entre ces deux fils). Dans le cas d'une liaison asymétrique, on se contente donc de ces deux fils : la différence de potentiel transmise est directement la tension en sortie de l'appareil. Ainsi, deux appareils qui partagent une liaison symétrique partagent la même masse. Cette liaison est, comme ont souvent put le constater les guitaristes, très sensible aux parasites.
On utilise généralement des connecteurs de type Jack mono et Cinch. Concrètement, c'est la liaison la plus populaire car les câbles sont simples (un conducteur entouré d'un blindage qui jouera le rôle la masse) et les connecteurs bons marchés. C'est cette liaison qu'emploient guitares, équipement Hi-fi et bon nombre de cartes sons.

Malheureusement, comme les deux appareils partagent leurs masses, des ronflements ("hum" en anglais) peuvent apparaître sur le signal, en particulier si les deux appareils ne sont pas branchés sur le même système électrique. Cette liaison est donc absolument proscrite en sonorisation, mais acceptable en home-studio et sur les instruments à forts niveaux.

La liaison asymétrique stéréo

Ici, c'est un câble à trois conducteurs qui est utilisé : une masse et deux signaux (Gauche et Droite). On retrouve tous les avantages et les inconvénients de la liaison précédente à ceci près :
- on transmet deux signaux dans un seul câble, on a donc une liaison plus compacte (pour les casques par exemple).
- comme les deux signaux sont très proches l'un de l'autre il apparaît un phénomène de diaphonie (ou encore "crosstalk") : on retrouve une partie du signal de gauche à droite et inversement. Cet effet est présent partout, mais particulièrement prononcé dans cette liaison.
En studio on trouvera principalement des jacks stéréo en guise de connecteurs pour ces liaisons. La pointe du jack correspond au canal de gauche (équivalent mono), et la bague (derrière la pointe) correspond au canal de droite. Le corps du jack est enfin la masse de la liaison.

La liaison symétrique : la reine !

C'est la liaison absolue qu'on devrait retrouver partout. Son principe est simple : le signal est transmis sur 2 conducteurs plus un blindage. Les deux conducteurs transmettent une différence de potentiels, et sont isolés des appareils par des transformateurs d'isolement ou un système électronique. Concrètement, on relie le blindage à la masse d'un seul des appareils et on se retrouve avec une liaison qui isole totalement les deux machines reliées. Il n'y a donc plus de ronflements sur le signal, même pour des liaisons de plusieurs dizaines de mètres. De plus, chacun des deux conducteurs transporte l'exact opposé du signal de l'autre conducteur : d'où le nom "symétrique" de la liaison, et une immunité quasi parfaite à tous les parasites (on vous éparge les démonstrations d'électromagnétisme associées).
Cette liaison se fait sur 3 conducteurs :
le point chaud (hot), soudé des deux cotés du câble.
le point froid (cold), soudé des deux cotés du câble.
le blindage (shield), soudé à un seul connecteur, il assure un blindage sans provoquer de boucle de masse.

Les conducteurs hot et cold sont torsadés pour limiter les parasites au maximum.

On utilise typiquement les connecteurs XLR pour assurer ces liaisons, mais on peut aussi exceptionnellement utiliser des connecteurs Jack stéréo (dans ce cas, la bague est le point froid, la pointe le point chaud, et le corps le blindage). L'important étant de bien relier les points chauds entre eux (de même pour les points froids), afin d'éviter les inversions indésirables du signal.

Les liaisons numériques

Dans ces liaisons, on transmet bit par bit le signal numérique... en norme S/PDIF on utilise des fréquences situées en 1 et 5 MHz ! A ces fréquences là on ne parle plus de courant ou tension transmise, mais d'une onde électrique. Il est donc déconseillé de faire ce genre de câble soit même, et en particulier les câbles optiques.
Comme on travaille dans le domaine des hautes fréquences, il faut faire attention à l'impédance caractéristique du câble utilisé, c'est pourquoi vous verrez souvent des appellations telles que :
S/PDIF 75 ohms, AES/EBU 100 ohms, Word Clock 75 ohms.
Le nombre d'ohms caractérise l'impédance que présente le câble au signal électromagnétique qu'il transporte : bien respecter cette impédance revient à transmettre correctement le signal numérique, et assure donc à un taux de pertes de données très faible.
De même que pour les liaisons analogiques, les standards S/PDIF et word clock coaxiaux utilisent une liaison asymétrique sur connecteur Cinch ou BNC (respectivement) alors que l'AES/EBU utilisera une liaison symétrique sur connecteur XLR.
Enfin, attention aux fibres optiques : elles possèdent un rayon de courbure minimum. Si on les courbe trop, elles cessent de transmettre la lumière et peuvent même casser.

Conversion d'un format de liaison à un autre

Comme il a été dit plus haut, les liaisons numériques sont très fragiles, si vous osez vous lancer dans la réalisation d'un tel câble, c'est que vous en savez déjà assez pour ne pas avoir besoin de lire cet article ;-)
Allons à l'essentiel : les liaisons analogiques.

Du symétrique à l'asymétrique :
Il peut souvent être utile de pouvoir connecter un micro dynamique ou une sortie symétrique à haut niveau sur une entrée asymétrique. AlorXLR-jacks comment faire ? Et bien c'est simple : il suffit de relier le point froid et la masse de liaison ensemble. C'est d'ailleurs ce qui se fait typiquement quand vous branchez un jack mono dans une prise jack stéréo symétrique : la bague n'existe pas sur le jack mono, et le point froid se trouve automatiquement relié à la masse.

De l'asymétrique au symétrique :
Ici, c'est pour l'essentiel la même chose, mais attention ! Brancher un tel câble sur un préampli muni d'alimentation "phantom" peut causer certains problèmes si l'ampli n'est pas protégé : à utiliser avec précautions donc... vous êtes prévenus :)

Une liaison exotique : le cordon d'insert ("sidechain" en anglais)
On le trouve sur les consoles et sur certains préamplis. Il sert à envoyer un signal dans un processeur de traitement externe puis à récupérer le signal issu de cet effet. Pour ce faire, on utilise une liaison symétrique stéréo. Mais au lieu de transmettre deux canaux dans le même sens, on utilise un canal pour l'envoie (send) et l'autre pour le retour (return).
Mais j'ai remarqué que le câblage était assez aléatoire, donc il est bien de se référer à la notice de l'équipement concerné avant de réaliser un tel câble, qu'on trouve par ailleurs difficilement dans le commerce.

Le placement des câbles

Il est très important de se rendre compte que les parasites ne sont pas une fatalité ! Un placement judicieux des câbles peut améliorer de façon significative la qualité du son. Entre autres :
- Eloigner tous les câbles des sources de parasites : enceintes, ordinateurs, écrans, amplis...
- Déparasiter les lignes d'alimentation pour éviter les parasites qu'elles transmettent.
- Placer les câbles à 90° d'un câble d'alimentation lorsqu'ils se croisent (pour diminuer l'effet d'induction).

Le mieux est de garder les câbles de liaison analogique groupés entre eux, et loin de toute source de parasites.

Conclusion

Vous voila maintenant à même de choisir les types de liaisons, câbles et connecteurs idéaux pour vos besoins. Comme toujours, un studio idéal serait fait des composants les plus chers et les meilleurs, mais savoir faire des compromis permet d'économiser de l'argent et du temps.
Cependant, en studio comme en sonorisation il est important de diminuer les parasites au maximum, mais un placement judicieux des câbles est parfois aussi efficace qu'une liaison complexe aux connecteurs onéreux.