Différences entre câbles S/PDIF BNC (coaxial) et Toslink (optique)

De nombreux appareils pour le studio possèdent un connecteur S/PDIF. S/PDIF est l’acronyme de Sony/Philips Digital Interface Format et est également connu sous l’appellation Sony/Philips Digital Interconnect Format ou Sony/Philips Digital Interface. Ce standard conçu par les sociétés Sony et Philips est utilisé pour la transmission audio numérique et est omniprésent sur les appareils domestiques tels que des lecteurs CD, des amplis audio, des téléviseurs ou encore des systèmes home cinéma. Cette connectique est également souvent proposée sur les appareils audio pro comme des préamplis, des interfaces audio et des systèmes de modélisation.

À quoi sert S/PDIF et quelles variantes existent ?

Un connecteur S/PDIF vous permet de transférer deux canaux audio (donc un son stéréo) au format audio numérique non-compressé (PCM). Il existe également des appareils capables de fournir un son surround numérique au format compressé (5.1/7.1 DTS). Contrairement à l’USB qui fait les deux, un connecteur S/PDIF sert soit d’entrée, soit de sortie. L’avantage du format numérique S/PDIF est qu’il vous permet de transmettre l’audio numérique sans avoir à convertir le signal numérique en analogique et vice versa. Le S/PDIF est basé sur l’AES3 : un standard définissant la transmission audio numérique. La variante AES/EBU est, elle aussi, basée sur le standard AES3 et est à peu près la même chose. La principale différence entre S/PDIF et AES/EBU est que le premier véhicule le signal par le biais d’un câble RCA ou TOSLINK tandis que le second utilise un câble XLR symétrique.

Types de connecteurs S/PDIF : coaxial (RCA/BNC) vs optique (Toslink)

Il y a deux types de câbles permettant le support de la norme S/PDIF : le câble RCA coaxial et le câble optique Toslink. Créé par l’entreprise Toshiba, le câble Toslink se compose de fibres optiques ou de fibres de verre. Il est essentiellement utilisé dans le domaine audio numérique grand public. Pour le transfert d’un signal RCA, on utilise généralement un câble vidéo 75 ohms équipé d’un connecteur RCA. Ce dernier offre une meilleure qualité sonore qu’un câble RCA standard (que l’on utilise pour les connexions audio rouge/blanc). Le câble optique audio numérique dispose d’un avantage crucial par rapport au câble audio coaxial : le câble audio optique Toslink utilise la lumière alors que le câble audio coaxial utilise l’électricité pour transporter les données.

Avantages de la liaison optique Toslink

• La lumière est totalement insensible aux perturbations électromagnétiques. En effet, le flux lumineux d’un câble optique Toslink n’est pas perturbé par d’éventuelles interférences.
• Isolement galvanique entre appareils : sur le papier l'optique est supérieur au coax ou AES car il assure un isolement électrique, galvanique entre les deux appareils.
• Pratique pour relier une box à un DAC sur des longueurs importantes : en bref, si vos écoutes sont en PCM 192/24 au maximum, n’importe quelle liaison numérique existante est adaptée, et si vous souhaitez profiter de votre abonnement Qobuz en Hi-Res, nous vous conseillons d’utiliser le S/PDIF en optique, même sur de grande longueur, avec un cordon à la finition de qualité au niveau des connecteurs optique.

Inconvénients et limites de l’optique

• L’optique passe par une conversion lumière ↔ impulsions électriques via un opto-coupleur : la fibre optique véhicule de la lumière, il est donc nécessaire de passer par un système opto-coupleur pour convertir la lumière en impulsions numériques cadencées.
• Atténuation et sensibilité mécanique : en fonction de la qualité de la fibre, de la torsion qui lui est appliquée et de la qualité de la connectique il y a une plus ou moins grande atténuation du signal.
• Limites de fréquence souvent citées : tout à fait, l'optique est limité officiellement à des fréquences d'échantillonnage de 96 kHz (remarque souvent discutée entre théorie et pratique).
• Risque de lissage perçu : certains essais comparatifs montraient que la liaison optique offrait de la fluidité mais au final aussi un lissage de la restitution qui était plus grossier qu'une bonne liaison AES ou coax.

Avantages de la liaison coaxiale (RCA/BNC)

• Robustesse et disponibilité : le coaxial est une connectique ancienne qui vient de l'analogique et essentiellement utilisée pour le grand public.
• Qualité avec connectique professionnelle : le BNC est l’équivalent du RCA avec le verrouillage quart de tour en plus. Le BNC est plus qualitatif a priori (prises professionnelles, blindage et fiche 75 ohm).
• Capacité en Hi-Res : le S/PDIF à travers les prises coaxiales était bien entendu capable de transporter la qualité CD et, comme l’AES/EBU, est capable de passer la Hi-Res (jusqu'aux limites du protocole S/PDIF).
• Possibilité d’excellentes liaisons électriques : une bonne liaison coax vaut mieux qu'une mauvaise liaison optique ; il y a à boire et à manger dans les cableries coax et AES, de fortes influences plus ou moins mauvaises qui conduisent certains à faire des conclusions "analogiques" sur le résultat.

Inconvénients du coaxial

• Sensible aux perturbations électromagnétiques : le S/PDIF optique est inerte aux parasites électromagnétiques, contrairement au S/PDIF coaxial.
• Distance limitée sans précautions : le coaxial peut souffrir d’interférences sur de longues longueurs, bien que pour des câbles de seulement 1 m on soit souvent en situation d’indifférence entre optique et coaxial.
• Qualité dépendante du blindage et de l'impédance : il faut opter pour un câble 75 ohms correctement réalisé. Le monde professionnel utilise des standards stricts (câble BNC 75 ohms, XLR 110 ohms pour AES/EBU).

BNC vs RCA pour le coaxial

Le format S/PDIF a été proposé dès le début à travers deux connecteurs : la prise coaxiale RCA et la prise optique Toslink. Il était également disponible sur les appareils professionnels via le connecteur BNC. Le BNC est l’équivalent du RCA avec le verrouillage quart de tour en plus. Il n’y a aucune différence qualitative entre ces trois connecteurs en termes de signal transporté - tous véhiculent des 0 et des 1 - mais le BNC est préféré en milieu professionnel pour la robustesse, le verrouillage et la conformité 75 ohms. Il existe d’ailleurs des câbles RCA/BNC (adaptateurs ou cordons) si votre appareil propose une sortie BNC et votre autre équipement une entrée RCA, et inversement.

AES/EBU et XLR : où se situe-t-on ?

La principale différence entre S/PDIF et AES/EBU est que le premier véhicule le signal par le biais d’un câble RCA ou TOSLINK tandis que le second utilise un câble XLR symétrique. C’est la raison pour laquelle le standard AES/EBU est souvent proposé sur les appareils audio professionnels. Le connecteur XLR, pour finir, n’est pas utilisé pour le S/PDIF mais uniquement pour le format AES/EBU. Ce type de connecteur est donc souvent utilisé pour les applications audio professionnelles. Comme le signal d’un câble XLR est symétrique, vous risquez d’avoir des soucis d’interférences si vous utilisez de longs câbles. Notez qu’il faut opter pour un câble XLR 110 ohms (également utilisé pour le protocole DMX).

Lire aussi: Tout savoir sur les connecteurs BNC pour vidéosurveillance

Aspects pratiques : longueur, qualité des interfaces et adaptateurs

• Point de vigilance : la qualité des interfaces internes électriques/optiques (source) et optiques/électriques (receiver) des deux appareils. La qualité de fabrication et de conception va jouer un rôle non négligeable.
• Longueur des câbles : mon avis c'est Optique > Coaxial (BNC/RCA) car quasi insensible à la longueur de câble et aux perturbations électromagnétiques. Justement concernant la longueur, pour des câbles de seulement 1 m, n’est-on pas à un point d’indifférence, voire le coaxial ne l’emporte pas ?
• Adaptateurs et convertisseurs : l'optique ajoute des éléments sur le trajet du signal, des convertisseurs spdif/optique et optique/spdif ; leur qualité et la qualité de la liaison optique établie doivent participer à la possible supériorité ou non de l'optique. Il me semble avoir lu plusieurs fois que ces derniers ne changeaient pas grand-chose, mais on affirme aussi que "tout ce qui s'ajoute sur le chemin du signal est susceptible de, ou va, faire perdre en qualité".
• Choisir en fonction du système : une bonne liaison coax vaut mieux qu'une mauvaise liaison optique, mais une excellente liaison optique est supérieure à une coax : entre deux appareils, personne n'est capable de dire à l'avance quelle liaison aura le meilleur résultat, à moins que la liaison optique soit une "ST" (standard pro) ce qui peut être un gage de soin particulier apporté à la liaison optique.

Performances et limites des formats : que transportent-ils ?

Le signal numérique tel qu’il est enregistré sur un CD obéit aux caractéristiques suivantes : quantification sur 16 bits et fréquence d’échantillonnage de 44,1 kHz. Le format S/PDIF à travers les prises coaxiales et optiques était bien entendu capable de transporter cette qualité de signal. Avec l’amélioration de la qualité sonore et des enregistrements numériques en général, ces taux ont augmenté. La Hi-Res telle que vous pouvez en bénéficier avec Qobuz atteint 192 kHz et 24 bits. Eh bien le S/PDIF malgré son ancienneté, tout comme l’AES/EBU, sont capables de passer la Hi-Res. Mais c’est leur débit maximum. Si l’on souhaite aller plus haut, il faut passer en USB, qui supporte les débits les plus importants en PCM, jusqu’à 768 kHz et 32 bits. L’USB est également capable de transporter le DSD, tout comme l’I2S, lui aussi compatible avec les plus hauts débits existants. En bref, si vos écoutes sont en PCM 192/24 au maximum, n’importe quelle liaison numérique existante est adaptée.

Conseils pratiques pour choisir entre Toslink et coaxial BNC/RCA

1. Vérifiez d’abord les sorties disponibles sur vos appareils (source) et les entrées disponibles sur votre DAC (récepteur). Souvent, votre lecteur audio en réseau dispose de plusieurs types de connecteurs et/ou plusieurs types de formats.
2. Si vous avez besoin d’une liaison sur de longues distances ou dans un environnement électriquement « sale » (beaucoup d’interférences), privilégiez l’optique Toslink pour son immunité électromagnétique.
3. Si vos appareils proposent des connecteurs professionnels (BNC, XLR AES/EBU), privilégiez le BNC pour le coaxial ou l’AES/EBU via XLR quand la robustesse professionnelle et la conformité 75/110 ohms est requise.
4. Pour des longueurs courtes (≤ 1 m) et un câblage soigné, la différence audible entre coaxial et optique est souvent négligeable ; choisissez en fonction de la qualité des interfaces et de la disponibilité des prises.
5. Privilégiez la qualité de connecteurs et la conformité d’impédance (75 ohms pour le coax S/PDIF) plutôt que des dépenses excessives sur des câbles dits « haut de gamme » sans cohérence avec le reste de la chaîne.
6. Si vous souhaitez la plus grande marge en débit et formats (PCM très haut débit, DSD), considérez USB ou I2S si disponibles sur vos appareils.

Tableau récapitulatif

Résumé utile pour l’utilisateur

Théoriquement, aucune liaison S/PDIF n’est « meilleure » qu’une autre si l’on considère uniquement le transport de bits - tous véhiculent des 0 et des 1 - mais en pratique la qualité des interfaces internes, la nature du câble, l’impédance, la longueur et les interférences électromagnétiques influencent le résultat. Une bonne liaison coax vaut mieux qu'une mauvaise liaison optique, mais une excellente liaison optique est supérieure à une coax. Entre deux appareils, personne n'est capable de dire à l'avance quelle liaison aura le meilleur résultat sans essais. Choisissez la connectique adaptée à vos besoins : optique pour l’immunité EMI et les longues distances, BNC/RCA (coax) pour la robustesse professionnelle et la compatibilité 75 ohm, et AES/EBU via XLR si vous travaillez en environnement professionnel exigeant.

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