Jack audio TRS ou TRRS ? Casque, micro, CTIA et OMTP

Neuvième épisode des Sosies de l'atelier, notre série sur les pièces qui se ressemblent et qu'il ne faut pas confondre. Elle a commencé avec les fiches des chargeurs de portables, et l'épisode précédent s'intéressait aux sockets de processeurs. Cette fois, place à la fiche la plus répandue de la planète : le jack audio.

À la permanence, on nous apporte régulièrement un casque « qui ne marche plus » : le son ne sort que d'un côté, le micro reste muet, ou la musique sonne creux, comme si le chanteur était parti dans la pièce d'à côté. Neuf fois sur dix, le casque va très bien. C'est la fiche qui n'est pas celle qu'on croit.

1. D'où vient le jack ? Une histoire de standardistes

Le jack est probablement le plus vieux connecteur électrique encore utilisé tous les jours. Sa version de 6,35 mm (un quart de pouce) descend directement des standards téléphoniques de la fin du XIXe siècle : dès 1877 et 1878, les premiers centraux de Boston et de New Haven reliaient les abonnés à la main, en enfichant des cordons dans des rangées de prises. Les standardistes passaient leur journée à brancher et débrancher ces fiches.

Le nom lui-même vient de là. En 1879, l'inventeur américain Charles E. Scribner dépose un « spring-jack switch », une prise à ressort qui ressemblait à un couteau pliant, un jack-knife en anglais. C'est, selon l'explication la plus répandue, l'origine du mot jack. La fiche moderne à pointe et manchon arrive au tout début du XXe siècle, avec un brevet d'Henry P. Clausen.

La version miniature de 3,5 mm apparaît dans les années 1950, comme simple prise d'écouteur à deux contacts pour les postes de radio à transistors. Elle devient stéréo et universelle avec le Walkman de Sony en 1979 : un baladeur sans haut-parleur, qui obligeait tout le monde à s'équiper d'un casque. Quarante ans de règne, jusqu'en septembre 2016, quand Apple retire la prise casque de l'iPhone 7. Les autres fabricants s'en sont d'abord moqués, puis l'ont imité.

2. Quelle est la différence entre un jack TRS et TRRS ?

La différence tient au nombre de contacts : trois pour un TRS, quatre pour un TRRS. Les lettres décrivent simplement la fiche de la pointe vers le câble, en anglais : T pour tip (la pointe), R pour ring (un anneau), S pour sleeve (le manchon, la partie la plus longue). Entre deux contacts, une fine bague isolante, généralement noire, les empêche de se toucher.

Bonne nouvelle : la famille a été pensée pour rester compatible. Une fiche stéréo TRS dans une prise TRRS de téléphone fonctionne (sans micro, évidemment), et un casque TRRS dans la prise casque d'un PC donne le son (sans micro non plus). En revanche, une fiche mono TS dans une prise stéréo relie l'anneau à la masse : le canal droit est perdu, et certains amplificateurs n'apprécient pas ce court-circuit. Pour une enceinte mono, mieux vaut un câble ou un adaptateur prévu pour.

3. À quoi sert chaque fil d'un casque ?

Dans un casque stéréo, il n'y a que trois conducteurs. La pointe porte le canal gauche, l'anneau le canal droit, et le manchon la masse, c'est-à-dire le chemin de retour commun aux deux écouteurs. Les signaux sont minuscules : quelques dixièmes de volt suffisent à faire vibrer la membrane d'un écouteur. C'est pour cela qu'un casque ne présente aucun danger électrique, et qu'une fiche un peu oxydée suffit à faire grésiller le son.

Le quatrième contact, celui du micro, est plus malin qu'il n'y paraît. Le micro d'un casque est presque toujours un micro à électret, qui a besoin d'être alimenté. Le téléphone lui envoie donc une petite tension continue, la polarisation, à travers une résistance : la spécification Android des casques retient 2,2 V à travers 2,2 kΩ. La voix fait varier très vite cette tension, et le téléphone n'a plus qu'à lire ces variations.

Et les boutons de la télécommande du casque ? Ils passent par le même fil. Chaque bouton branche une résistance en parallèle du micro, ce qui fait chuter la tension mesurée d'une quantité bien précise. Selon la spécification Android : 0 Ω (un court-circuit) pour lecture et pause, 240 Ω pour monter le volume, 470 Ω pour le baisser, et 135 Ω pour l'assistant vocal. Apple, de son côté, utilise un autre système pour le volume : une télécommande de casque Android ne règle donc pas toujours le volume d'un iPhone, et inversement.

Sur les PC, l'entrée micro rose suit une logique proche : beaucoup de micros pour ordinateur, comme le micro Velleman de notre catalogue, ont une fiche stéréo à trois contacts alors qu'ils sont mono : le signal passe par la pointe, et l'anneau sert le plus souvent à amener la tension de polarisation.

4. Quelle est la différence entre CTIA et OMTP ?

Ce sont les deux façons de câbler une fiche TRRS, et elles ne diffèrent que par les deux derniers contacts, échangés. En CTIA (aussi appelée AHJ), le deuxième anneau est la masse et le manchon le micro. En OMTP, c'est l'inverse.

L'OMTP était la norme des anciens téléphones européens : vieux Nokia, Sony Ericsson, premiers Samsung. Elle est aussi devenue une norme chinoise (YDT 1885-2009). La CTIA a été choisie par Apple dès les premiers iPhone, puis par HTC, Samsung, Sony et la plupart des fabricants : c'est aujourd'hui la norme de fait, y compris sur les PC portables. Les deux continuent pourtant de circuler, surtout dans les tiroirs : un vieux kit mains libres OMTP branché sur un téléphone récent donne exactement les symptômes que l'on nous décrit à l'atelier.

Ce qui se passe est un joli cas d'électronique. Le micro du casque se retrouve relié à la masse du téléphone, donc il ne capte plus rien. Et les deux écouteurs, au lieu de se refermer sur la masse, se referment l'un sur l'autre à travers le micro : ils ne reçoivent plus que la différence entre le canal gauche et le canal droit. Or la voix d'un chanteur est en général placée au centre, identique dans les deux canaux. En faisant la différence, elle s'annule presque : il reste la musique, lointaine et creuse, « comme dans un tunnel ». Le petit truc qui le prouve : en maintenant enfoncé le bouton du casque, qui court-circuite le micro et la masse, le son redevient souvent normal.

5. Pourquoi le micro de mon casque ne marche pas sur mon PC ?

Le plus souvent, parce que la fiche à quatre contacts est branchée dans une prise qui n'en lit que trois. Les autres causes se trouvent en quelques minutes :

• Le casque-micro est branché dans la prise verte d'un PC de bureau. Cette prise est une sortie stéréo : elle lit la pointe et l'anneau (le son), mais ignore le quatrième contact. Le casque sonne, le micro reste muet. Il faut un adaptateur en Y (voir la partie 7).
• Le casque est en norme OMTP. C'est le cas de certains vieux kits de téléphone : la partie précédente explique le symptôme.
• Windows ne regarde pas le bon micro. Dans les paramètres de son, vérifiez quel périphérique d'entrée est choisi, et, dans les paramètres de confidentialité, que les applications ont le droit d'utiliser le micro.
• La prise a été déclarée dans le mauvais rôle. Beaucoup de cartes son (Realtek, notamment) affichent une fenêtre « quel appareil avez-vous branché ? » à chaque branchement. Une réponse au hasard un jour, et la prise rose se comporte en entrée ligne.
• Les prises de façade ne sont pas reliées. Sur un PC de bureau, les prises avant passent par un petit câble interne, branché sur la carte mère. Lors d'un remontage, il est souvent oublié. Essayez les prises de derrière.

6. Quelle prise pour le casque, la verte ou la rose ?

Le casque va dans la prise verte, le micro dans la prise rose. Ce code couleur vient du guide de conception des PC publié en 1999 par Intel et Microsoft (le « PC 99 »), et il a été adopté par presque tous les fabricants.

• Vert : sortie casque ou enceintes avant ;
• Rose : entrée micro, avec la tension de polarisation ;
• Bleu clair : entrée ligne, pour enregistrer un baladeur ou une platine (sans polarisation, et pour des niveaux plus forts qu'un micro) ;
• Orange, noir, gris : les enceintes supplémentaires d'un ensemble 5.1 ou 7.1 (centre et caisson de basses, arrière, côtés).

Les PC portables, eux, n'ont plus qu'une seule prise, souvent marquée d'un petit casque à micro : c'est une prise combo TRRS, câblée en CTIA, qui accepte un casque, un casque-micro, ou de simples écouteurs.

7. Comment brancher un casque avec micro sur un PC à deux prises ?

Avec un adaptateur en Y : une prise femelle à quatre contacts d'un côté, deux fiches de l'autre, une verte pour le son et une rose pour le micro. Il coûte quelques euros et règle la grande majorité des cas. Le problème inverse existe aussi : un casque de gamer à deux fiches, verte et rose, sur un portable qui n'a qu'une prise. On utilise alors l'adaptateur dans l'autre sens, deux prises femelles vers une fiche TRRS. Dans les deux cas, vérifiez que l'adaptateur est bien en norme CTIA.

8. Jack 3,5 ou 6,35 mm : lequel ?

Les deux transportent exactement les mêmes signaux : seul le diamètre change. Le 3,5 mm équipe tout ce qui est portable ou grand public. Le 6,35 mm, le « gros jack », reste celui des instruments de musique, des amplis, du matériel de studio et des casques hi-fi, parce qu'il est plus solide et supporte des milliers de branchements. Un adaptateur passif, souvent vissé sur la fiche des casques haut de gamme, passe de l'un à l'autre sans aucune perte.

• Le 2,5 mm, plus fin, a servi aux télécommandes de magnétophones, aux oreillettes des premiers téléphones portables et des téléphones sans fil, et à certaines radios. On en trouve encore sur des talkies-walkies et des appareils photo.
• Le 4,4 mm « Pentaconn », normalisé au Japon en 2015, à cinq contacts, sert aux casques haut de gamme branchés en mode « symétrique » : chaque écouteur a ses deux fils, sans masse partagée.
• Attention aux standards de studio et de radio : certaines baies de brassage utilisent une fiche 6,35 mm dite « B-gauge », à la pointe plus petite. Elle ressemble à s'y méprendre au jack ordinaire, mais n'est pas prévue pour les mêmes prises.

Les micros et le matériel de scène utilisent aussi une autre prise, ronde et verrouillable : la XLR, à trois broches (masse, point chaud, point froid). Elle a été mise au point par la société américaine Cannon, la même qui a lancé les prises D-sub de notre article sur le VGA et le « DB9 ». Quant aux prises rondes à broches des chaînes hi-fi d'autrefois, elles ont leur propre épisode : les prises DIN et mini-DIN.

9. Les sosies du jack 3,5 mm

Certaines prises acceptent un jack 3,5 mm, ou y ressemblent comme deux gouttes d'eau, sans pour autant transporter du son analogique.

• Le jack AV. Une fiche TRRS peut transporter le son stéréo et une image en vidéo composite. Les caméscopes, certains lecteurs, les téléviseurs Samsung (avec des adaptateurs comme le BN39-01154W) et les Raspberry Pi B+, 2, 3 et 4 l'utilisent. Sur le Raspberry Pi, la vidéo est sur le manchon, selon le livre blanc de la fondation ; le Raspberry Pi 5 a d'ailleurs supprimé cette prise. Les brochages varient d'une marque à l'autre : un câble de caméscope sur un Raspberry Pi peut donner une image sans son ou l'inverse. Essayez les fiches RCA dans un autre ordre avant d'accuser l'appareil. Notre câblothèque a même un câble jack vers Péritel qui fait passer le son et l'image par la même fiche.
• La prise optique mini-Toslink. Sur de nombreux Mac (les iMac notamment) et quelques portables, la prise casque cache au fond une sortie optique : elle accepte un jack ordinaire, mais aussi une petite fibre qui transporte le son numérique sous forme de lumière. Le Toslink (contraction de « Toshiba Link ») a été créé par Toshiba en 1983 pour relier ses lecteurs CD. Le signe qui ne trompe pas : une petite lueur rouge au fond de la prise, de la lumière à 650 nanomètres.
• La fiche d'alimentation. On l'appelle souvent « jack », mais elle n'en est pas un : c'est une fiche coaxiale, qui transporte du courant et non du son. Notre épisode sur les chargeurs lui est entièrement consacré. Les pédales de guitare ont la leur : en général 9 V, fiche 5,5 × 2,1 mm, avec le moins au centre, l'inverse de la plupart des chargeurs. Un bloc d'alimentation de box, qui a le plus au centre, peut l'endommager.
• L'USB-C. Depuis la disparition de la prise casque, de nombreux téléphones passent par un adaptateur USB-C vers jack. Il en existe deux sortes : les actifs, qui contiennent une petite carte son (un convertisseur numérique-analogique), et les passifs, qui comptent sur le téléphone pour sortir un son analogique directement par la prise USB-C. La spécification Android n'admet que les actifs : un adaptateur passif qui marchait sur un téléphone peut rester muet sur un autre. Les subtilités de l'USB-C sont détaillées dans notre épisode consacré à l'USB.

10. Mon casque ne marche pas : la méthode de l'atelier

Une prise jack n'est pas qu'un trou avec des contacts. À l'intérieur, de petites lames à ressort viennent appuyer sur chaque partie de la fiche, et une lame supplémentaire sert d'interrupteur : quand la fiche entre, elle s'ouvre, et l'appareil sait qu'un casque est branché. C'est elle qui coupe les haut-parleurs.

Il vous manque une rallonge, un adaptateur ou un câble jack vers RCA ? Avant d'en acheter un neuf, jetez un œil à la câblothèque de RACK, où dorment des dizaines de câbles audio et vidéo qui ne demandent qu'à resservir. Et si votre casque préféré a un fil coupé, apportez-le à une permanence : remplacer une fiche jack est l'une des premières soudures qu'on apprend.

Sources : histoire, normes CTIA et OMTP, vidéo sur TRRS, B-gauge et Pentaconn d'après l'article Phone connector (audio) de Wikipédia ; tension de polarisation et résistances des boutons d'après la spécification Android des casques ; adaptateurs USB-C d'après la spécification Android correspondante ; sortie AV du Raspberry Pi d'après le livre blanc de la fondation Raspberry Pi ; Toslink et XLR d'après Wikipédia ; alimentation des pédales d'après les caractéristiques des blocs Boss et compatibles. Schémas et photos : association RACK.