Egaliseurs et Filtres - Filtres

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On se sert des filtres pour éliminer des bandes de fréquence du signal d'origine. En principe, on l'obtient au moyen d'une circuiterie passive et est identifiée par une fréquence de coupure fc (toujours calculée à l'endroit où le gain subit une chute égale à 3dB).

5.3.1. Filtres Passe-bas et Passe-haut

Les deux plus importants types de filtre sont le filtre passe-bas (LPF - Low Pass Filter) et le filtre passe-haut (HPF - High Pass Filter). Le premier ne permet que le passage des fréquences mineures de la fréquence de coupure ou plus précisément, les fréquences supérieures à la fréquence de coupure sont atténuées jusqu'à devenir négligeables. Le deuxième filtre exécute les mêmes opérations que le premier en permettant le passage que des hautes fréquences:

Égaliseurs et filtres - Filtres passe-haut et passe-bas

Filtres passe-haut et passe-bas

Les usages-type des filtres passe-haut sont réservés à l'élimination des vibrations à basse fréquence comme celles produites par les musiciens qui se baladent sur scène et captées par les microphones, ou comme le bruit de fond produit par un climatiseur. En revanche, les filtres passe-bas sont utilisés par exemple pour éliminer les bruissements ou les bruits à haute fréquence.

Ci-après, une figure qui confronte un filtre passe-bas et un égaliseur à étagère:

Égaliseurs et filtres - Confrontation entre un filtre passe-bas et un égaliseur à étagère

Confrontation entre un filtre passe-bas et un égaliseur à étagère

On peut noter comme l'égaliseur à étagère amplifie une bande de fréquence, laissant inaltéré le reste du spectre, alors que le filtre passe-bas laisse inaltérées les basses fréquences et atténue les fréquences supérieures de la fréquence de coupure. On peut observer dans le filtre qu'au-delà de quelques octaves, le gain a diminué de quelques dizaines de dB; ceci signifie que ces fréquences sont désormais négligeables puisque leur ampleur est bien inférieure à celle des fréquences mineures de la fréquence de coupure.

5.3.1.1. Pente

En anglais: Slope Rate

La pente d'un filtre établit la rapidité avec laquelle l'ampleur chute. Nous avons pu voir précédemment comment dans certaines situations (mais pas dans toutes) on a besoin d'une pente presque verticale. En pratique, ceci n'est pas réalisable mais on peut seulement se rapprocher d'un tel résultat. La pente est calculée en dB/octave. En d'autre mots, la pente indique la diminution en dB du gain sur le long d'une octave (on a déjà vu que, par rapport à une fréquence intiale, une octave supérieure se trouve en correspondance du double de cette fréquence). Pour mieux voir de quoi il s'agit, un exemple numérique est illustré par la figure suivante:

Égaliseurs et filtres - Pentes des filtres

Pentes des filtres

On peut voir que le gain du premier filtre, en passant de fc à 2fc, diminue de 12dB, alors que le second, en passant de 2fc à 4fc (c'est encore une octave) diminue de 6 dB : donc le premier filtre aura une pente de 12 dB/octave, le second de 6 dB/octave.

Dans les filtres analogiques nous avons quatre pentes standard:

Tableau 5.2. Valeurs standard des pentes des filtres 

Pente (dB/octave)Ordre du filtreNombre de pôles
6Premier1
12Deuxième2
18Troisième3
24Quatrième4

Le nombre de pôles se réfère à l'équation du circuit que réalise le filtre, à ce point il suffit de noter que chaque fois que le nombre de pôles augmente de 1, la pente augmente de 6 dB/octave. Il existe également des filtres numériques réalisés au moyen d'algorithmes informatiques; certains d'entre eux sont utilisés pour produire des sons au moyen de la synthèse subtractive et simulent l'action des filtres à 6 pôles (36dB/octave).




5.3.2. Filtre passe-bande et filtre à réjection de bande

En superposant un filtre passe-bas sur un passe-haut, nous obtenons deux autres types de filtres: le filtre passe-bande et le filtre à réjection de bande. Le premier permet le passage d'une certaine bande de fréquence et empêche le passage du reste du signal (sont encore valables les considérations de la confrontation précédente entre égaliseur à cloche et filtre passe-bande). Le second empêche le passage d'une certaine bande et permet le passage du reste des fréquences du signal.