L'USB : définition et usages en audiovisuel
L'USB (acronyme de Universal Serial Bus) connaît un essor important depuis de nombreuses années, à l'instar d'autres technologies. Développé initialement pour réduire le nombre de ports périphérique sur un ordinateur, l'USB constitue aujourd'hui un ensemble complet de normes d'interface pour la communication filaire à haut débit entre de nombreux appareils, avec ou sans ordinateur. L'USB est de plus en plus présent dans les systèmes audiovisuels et offre bien plus de fonctions que la simple connexion d'un clavier ou d'une souris. Il est utilisé pour la connexion de périphériques de stockage, l'extension et la distribution des signaux audio et vidéo, et même pour l'alimentation en énergie. L'USB dispose de toutes les ressources pour servir d'interface unique de connexion pour ordinateurs portables et autres systèmes mobiles dans le futur : une bande passante plus importante, un connecteur de plus faible dimension, et un support par les principaux fabricants d'appareils électroniques. Les professionnels de l'audiovisuel ont intérêt à comprendre le fonctionnement de l'USB, y compris ses avantages et ses limites, a?n d'optimiser son utilisation dans un environnement audiovisuel professionnel.
Chronologie
Né au milieu des années 90, l'USB était initialement un protocole de communications, de câbles, et de connecteurs, développé pour assurer des connexions standard entre des ordinateurs et des appareils électroniques. Il remplaçait les ports série, parallèles, et les autres ports d'équipements informatiques utilisés pour connecter des périphériques tels que des claviers, des souris, ou des imprimantes. L'USB a été développé par Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC, et Northern Telecom, et les premiers composants de la technologie ont été produits en 1995.
La norme USB 1.0 a été publiée en janvier 1996 et définissait deux vitesses de fonctionnement : 1,5 Mb/s (Low Speed) et 12 Mb/s (Full Speed). Au fil des années, la norme USB a été mise à jour à plusieurs reprises afin d'améliorer sa performance. Avec la révision 1.1 publiée en 1998, l'USB devint largement reconnu dans l'industrie informatique et commença progressivement à remplacer les ports déjà anciens sur les nouveaux ordinateurs.
Au mois d’avril 2000, l’adoption de l’USB 2.0, successeur de la version 1.1, impliquait l’ajout d’une vitesse de transfert de 480 Mb/s (High Speed) au bus existant. Il a été suivi en 2008 par l'USB 3.0 avec sa vitesse de transfert de 5 Gb/s (SuperSpeed), et par l'USB 3.1 en juillet 2013, qui doublait la vitesse de transfert pour atteindre 10 Gb/s (SuperSpeed+). La publication de l'USB 3.0 a également vu l'apparition d'une nouvelle dénomination : l'USB 3.0 a été renommé rétroactivement USB 3.1 Gen 1. Le « véritable » USB 3.1 est alors connu sous le nom d'USB 3.1 Gen 2.
En août 2014, un nouveau standard ouvert a été publié : l'USB dit de type C (révision 1.0). Il utilise un connecteur USB réversible de type C (ou USB-C) à 24 broches, qui remplace les connecteurs et les câbles USB définis dans les normes USB 2.0 et 3.0. Ce connecteur est souvent considéré comme étant exclusivement réservé à la norme USB 3.1 Gen 2, bien qu'il puisse faire transiter d'autres protocoles, tels que superMHL et Thunderbolt 3. Le connecteur de type C intègre des broches supplémentaires pour des modes de fonctionnement « alternatifs » qui utilisent d'autres protocoles de transmission à travers le câble. Ces modes sont souvent associés au DisplayPort, mais peuvent être utilisés pour l'HDMI, le MHL (Mobile High-Definition Link) utilisé principalement dans la téléphonie mobile, ou ultérieurement pour d'autres protocoles. Il s'agit ainsi de connecteurs USB de type C, utilisant respectivement un mode alternatif DisplayPort, HDMI, ou MHL.
Connecteurs
Plusieurs types de connecteurs USB sont disponibles : il peut ainsi s'avérer complexe de les différencier. Pour ce faire, il faut tenir compte de la source d'alimentation et du récepteur d'alimentation (destination).
Les deux connecteurs USB d'origine sont sans grande imagination appelés type A et type B. Les prises de type A sont des connecteurs orientés en aval ; autrement dit, l'alimentation est fournie depuis la prise de type A sur l'appareil. Pensez à tous les ordinateurs contenant des contrôleurs hôte qui fournissent l'alimentation aux périphériques ; ils disposent de connecteurs de type A plats et rectangulaires. Les connecteurs de type B ont un format presque carré et sont présents sur des périphériques orientés en aval, tels que des imprimantes ou des scanners qui reçoivent l'alimentation depuis le contrôleur hôte.
Les câbles amovibles sont généralement des prises de type A à type B. Ce schéma de connecteur a été mis en place pour empêcher le raccordement de deux connecteurs de type A orientés en amont. Le raccordement pourrait en effet créer un court-circuit dans les hôtes ou causer d'autres dommages.
Bien qu'il ne soit pas requis dans le cadre de la norme USB, le codage couleur est utilisé sur des prises USB pour permettre aux utilisateurs de déterminer la révision USB supportée par l'hôte ou le hub. Les connecteurs noirs et blancs sont généralement utilisés pour indiquer un support USB 2.0 (ou version précédente). Les connecteurs bleus et turquoises représentent respectivement le support des bus SuperSpeed et SuperSpeed+. Les connecteurs jaunes, oranges, et rouges sont réservés à l'alimentation et sont présents sur de nombreux appareils. Le branchement d'un câble USB sur l'un des ports USB chromocodé ne lui étant pas réservé ne causera aucun dommage, mais il pourrait ne pas fonctionner comme prévu.
Les connecteurs Mini-A, Mini-B, Micro-A, et Micro-B ont été conçus pour une utilisation sur des périphériques de plus faible dimension pour lesquels une prise « Standard » se révélait trop volumineuse. Le connecteur Mini a d'abord été développé, puis a été suivi par le connecteur Micro, légèrement plus fin, utilisé sur des périphériques de plus faible dimension, tels que des smartphones. Une cinquième broche a été incluse sur les connecteurs de type A et de type B standard à quatre broches. Il s’agit d’une broche d'identification pour des connexions OTG mini ou OTG micro (prises USB Mini-AB et Micro-AB). Les produits USB On-The-Go (OTG) peuvent servir d'hôte ou de périphérique, selon le rôle exercé. Cette capacité est rendue possible par l'utilisation d'un seul connecteur USB (type AB) sur le produit. Par la suite, selon le type de connexion du câble USB branché sur l'appareil, la broche d'identification détermine si cet appareil Mini-AB Micro-AB est hôte ou périphérique.
Tous les câbles amovibles doivent supporter au moins le mode Full Speed ou High Speed ; les câbles Low Speed sont généralement raccordés à l'appareil. En octobre 2000, un avis de modification technique dans la norme USB 2.0 a introduit les connecteurs USB Mini-A et Mini-B pour des appareils compacts tels que des caméras numériques et des smartphones. Le connecteur Mini-A n'est plus utilisé tandis que le connecteur Mini-B peut être trouvé sur de nombreux appareils pour lesquels l'espace ne constitue pas une priorité. Le connecteur Mini a été remplacé par les connecteurs USB Micro-A et Micro-B, apparus en 2007. Le connecteur Micro est plus simple à intégrer dans des appareils électroniques plus fins car son épaisseur est réduite de moitié, par rapport à un connecteur Mini.
Les câbles amovibles disposent d'un connecteur de type A (Standard, Mini, ou Micro) à une extrémité, et d'un connecteur de type B ou émanant d'un fournisseur à l'autre extrémité pour la connexion des hôtes/hubs aux périphériques. Ces câbles peuvent être trouvés dans des versions USB 2.0 (à quatre fils), et USB 3.x (à neuf fils). Les connecteurs USB 2.0 de type A à type B Standard, Mini, ou Micro et USB 3.0 de type A à type B Standard ou Micro sont les câbles les plus courants. Les connecteurs USB 3.0 de type B Standard et Micro sont plus grands que leurs homologues USB 2.0, et intègrent des broches supplémentaires nécessaires pour le support du bus SuperSpeed.
USB de type C
Un autre connecteur USB de plus en plus utilisé est le connecteur réversible USB C à 24 broches. Le type C propose un connecteur unique multi-usages pour les hôtes et les périphériques, afin d'éviter un mélange de la connectique, avec un câble USB-C vers USB-C. Pour assurer une rétro-compatibilité avec d'anciens appareils USB, un câble USB C peut disposer d'un connecteur de type C à une extrémité et d'une fiche USB 2.0 Standard, Mini, ou Micro de type B (4 fils) ou USB 3.x Standard ou Micro de type B (9 fils), à l'autre extrémité du câble.
Les prises de type C sont conçues pour permettre un minimum de 10 000 connexions/déconnexions et sont suffisamment petites pour une utilisation sur des appareils mobiles. Outre l'USB, l'interface du connecteur peut faire transiter d'autres protocoles. Le câble de type C à 24 broches dispose de quatre paires de fils pour l'utilisation des données, et d'une paire filaire dédiée au bus USB 2.0. Il peut de ce fait utiliser deux des quatre lignes de données pour des données audio et vidéo en mode alternatif, et les deux lignes restantes pour un bus USB 3.x SuperSpeed ou SuperSpeed+. Il est aussi possible d’utiliser l’ensemble des quatre lignes de données pour des données audio/vidéo en mode alternatif, tandis que les broches de données USB 2.0 seraient utilisées pour avertir l'hôte, avec la norme USB Billboard Device Class, que le périphérique supporte un mode de fonctionnement alternatif.
Les modes alternatifs se composent notamment du DisplayPort (avec deux ou quatre lignes dédiées au signal différentiel), du superMHL, de l'HDMI, ou d'autres types de signaux futurs. Par l'association des capacités de transfert de données et de communications, avec des capacités de transmission de l'alimentation et audio/vidéo, le connecteur USB-C est ainsi en phase de devenir le seul connecteur utilisé sur de nombreux ordinateurs.
En bref
Depuis le projet initial de standardisation des nombreux connecteurs sur les premiers ordinateurs personnels, la connectique USB s’est imposée sur les divers appareils électroniques. À l'heure actuelle, l'USB poursuit cet objectif et offre un transfert de données à vitesse élevée pour des appareils audiovisuels et de stockage. Le bus a été également adopté comme connecteur d'alimentation pour des appareils informatiques et mobiles et, avec le type USB-C, deviendra le connecteur standard universel sur ces types d'appareils. Pour utiliser efficacement l'USB dans des systèmes audiovisuels, il vous faut en définitive bien comprendre ses règles de distribution, de connexion, et d'alimentation.
Source : Extron - L'USB dans les environnements audiovisuels professionnels