Filtre

Le terme filtre désigne tout dispositif retirant certains éléments du flux qui le traverse, en les retenant, les redirigeant, les modifiant ou les détruisant.

Ce flux peut être un flux de matières, un courant électrique, un flux d'informations, un flux optique… Son action consiste à retenir, supprimer, modifier les éléments indésirables du flux et à en laisser passer les éléments utiles.

Le terme peut également être utilisé de manière métaphorique, pour désigner un filtrage d'informations.

Origine du terme

Une grande partie des filtres communs (machines à laver, hottes aspirantes, filtres automobiles, etc.) sont produits en tissus métalliques avec des maillages extrêmement fins^[1], comme le métal déployé et la toile tissée^[2]. C'est le sens originel du terme, une évolution du mot feltre qui a donné feutre.

Elements physique

Un filtre physique sépare les éléments solides dans un flux.

Électronique et traitement du signal

En électronique, le terme filtre désigne à l'origine, par analogie avec les filtres de fluides, un circuit qui rejette une partie indésirable du signal ; par extension, un circuit qui réalise une opération de traitement du signal. Les premiers filtres étaient construits avec des éléments discrets et étaient dénommés filtres analogiques. On trouve notamment :

• des filtres passe-bas (qui coupent les hautes fréquences), passe-haut (qui coupent les basses fréquences), passe-bande qui ne laissent passer qu'une bande définie de fréquence, etc., coupe-bande...; la synthèse d'un filtre est l'opération à réaliser pour calculer les caractéristiques des constituants du filtre pour satisfaire les objectifs de filtrage attendu (réjection, ondulation...):
  • filtre de Bessel, un type de filtre polynomial (« tout pôle ») dont la caractéristique principale est d'offrir un délai constant en bande passante.
  • filtre de Butterworth, un type de filtre linéaire conçu pour posséder un gain aussi constant que possible dans sa bande passante.
  • filtre elliptique, appelé également filtre de Cauer, un type de filtres dont la réponse est caractérisée par une ondulation tant en bande passante qu'en bande atténuée.
  • filtre de Tchebychev, un type de filtre caractérisé par l'acceptation d'une ondulation, ou bien en bande passante ou bien en bande atténuée.
  • filtre de Legendre, dit aussi filtre optimal, un type de filtre conçu pour présenter à la fois une atténuation strictement monotone (pas d'ondulation, à l'inverse des filtres de Tchebychev ou des filtres elliptiques) et une raideur maximale au voisinage de la fréquence de coupure.
  • etc.
• des filtres fabriqués en masse pour un usage donné :
  • Un filtre ADSL est un dispositif électronique destiné à être installé sur une ligne d'abonné lorsqu'elle est utilisée simultanément pour les communications téléphoniques sur le réseau commuté ou sur le réseau numérique à intégration de services, et pour la transmission de signaux ADSL.
• des filtres spécifiques liés à une technique de fabrication :
  • filtre céramique, généralement un filtre passe-bande très sélectif utilisé dans les chaînes d'entrée ou dans les montages superhétérodynes.
  • filtre à ondes acoustiques de volume, un type de filtre passe-bande radiofréquences.
• le filtre audio, filtre électronique dédié au traitement du signal dans l'enregistrement et la reproduction sonore.
  • Envelope filter, un effet audio basé sur un filtre s'ouvrant en fonction de l'enveloppe du son employé et utilisé pour les instruments de musique.
  • filtre contrôlé en tension
    • filtre dit « Steiner-Parker », un type de filtre contrôlé en tension utilisé dans certains synthétiseurs analogiques.
• le filtre à éléments distribués, technique de filtrage utilisée en hyperfréquences sans composant discret.

On distingue le filtre actif qui est un type particulier de filtre électronique puisqu'il est construit au moins partiellement dans la boucle de contre-réaction d'un amplificateur et le filtre passif. On trouve également :

• le filtre à capacités commutées, un filtre intégrable dans un circuit intégré.

Par extension, on appelle également filtre numérique un outil logiciel dont le but est la séparation des fréquences contenues dans un signal numérisé (son, profil d'état de surface, ...) ou dans une image physique (topographie, ...), dans ce cas le filtrage est souvent réalisé à l'aide de la transformée de Fourier discrète. Un ensemble de filtres utilisés dans l'analyse des états de surface est décrit dans la norme NF EN ISO 16610.

• Un filtre adaptatif est un système avec un filtre linéaire dont la fonction de transfert est contrôlée par des paramètres variables et un moyen d'ajuster ces paramètres selon un algorithme d'optimisation.
• Un filtrage bayésien (ou estimation récursive bayésienne) est une approche générale probabiliste pour l'estimation d'une fonction inconnue de densité de probabilité récursive durant une période utilisant des mesures et un modèle mathématique, notamment utilisée en robotique.
• Un filtre de Kalman est un filtre à réponse impulsionnelle infinie qui estime les états d'un système dynamique à partir d'une série de mesures incomplètes ou bruitées.
  • Le filtre de Kalman d'ensemble est une variante du filtre de Kalman, plus adaptée aux problèmes de très grande dimension comme les modèles géophysiques.
• Un filtre particulaire, aussi connu sous le nom de méthode de Monte-Carlo séquentielles, est une famille de techniques sophistiquées d'estimation de modèles fondées sur la simulation.
• Un filtre de Wiener est un filtre utilisé pour estimer la valeur désirée d'un signal bruité et minimise l'erreur quadratique moyenne entre le processus aléatoire estimé et le processus souhaité.

En traitement de l'image, il est fait appel à des techniques de filtrage :

• filtrage anisotrope ;
• filtrage bilinéaire ;
• filtre de Canny, utilisé pour la détection des contours ;
• filtre de Gabor, filtre linéaire dont la réponse impulsionnelle est une sinusoïde modulée par une fonction gaussienne ;
• filtre médian ;
• filtre ou traitement appliqué à une image numérique ;
• filtre de Prewitt, utilisé pour la détection de contours ;
• filtre de Sobel ;
• filtrage spatial ;
• filtrage trilinéaire.

En distribution d'énergie électrique, un filtre anti-harmonique est un filtre qui réduit les courants harmoniques ou tensions harmoniques dans les réseaux électriques HTA ou HTB.

• Un filtre de puissance actif est un filtre actif qui permet d'éliminer plus efficacement les harmoniques du signal d'alimentation qu'un filtre passif.

Informatique et téléphonie

• Filtre (informatique) ou logiciel de filtrage, programme informatique capable de traiter un ensemble d'informations pour en extraire un sous-ensemble d'informations pertinentes. Un filtre informatique peut aussi être un antivirus.
  • Filtre BPF ou Berkeley Packet Filter
  • Filtrage bayésien du spam.
  • Filtrage collaboratif.
  • Filtre de Bloom, structure de données probabiliste, utilisant des fonctions de hachage pour enregistrer un ensemble d’éléments dans un espace mémoire limité, et permettant de vérifier si un élément donné appartient à l’ensemble.
  • Filtrage d'Internet
    • Filtrage de Usenet
  • Filtrage par adresse MAC
  • Filtrage par motif

• Filtre (graphique), sous-ensemble des filtres informatiques spécialement dédiés au traitement des images, par une application systématique de modifications à chaque pixel de l'image en tenant compte des couleurs des pixels voisins.

• Le filtrage d'appel est le processus d'évaluation d'un appel téléphonique pour décider de sa prise ou de son rejet.

• Un filtre de confidentialité pour écran d'ordinateur est une protection qui se place devant un écran informatique et qui restreint la vision des données affichées de part et d’autre de l’axe de vision.

Mathématiques

• Filtre (mathématiques), système déterminant le calcul des limites.

• En topologie, le filtre de Fréchet, nommé d'après Maurice René Fréchet, est le filtre sur ℕ constitué des complémentaires des parties finies de ℕ.

Optique

• Filtre (optique), permet comme en électronique de ne conserver qu'une partie du spectre du signal incident, en l'occurrence la lumière utile à une application donnée.
• Filtre ultraviolet ou filtre UV : composé chimique qui bloque ou absorbe les radiations ultraviolettes.
• Filtre utilisé en photographie ou en cinématographie permet d'ajuster la température de couleur, de compenser l'exposition, ou de créer des effets optiques simples.
  • Filtre à densité neutre : filtre absorbant de manière égale les rayonnements visibles quelle que soit la longueur d'onde.
• Un filtre dichroïque (du grec, littéralement «deux-couleurs») ou filtre interférentiel, est un filtre dont les propriétés de transmission et de réflexion dépendent fortement de la longueur d'onde.

Société

*La bulle de filtres ou bulle de filtrage (de l’anglais : filter bubble) est un concept développé par le militant d'Internet Eli Pariser. Selon Pariser, la « bulle de filtres » désigne à la fois le filtrage de l'information qui parvient à l'internaute par différents filtres ; et l'état d'« isolement intellectuel » et culturel dans lequel il se retrouve quand les informations qu'il recherche sur Internet résultent d'une personnalisation mise en place à son insu.^{[pertinence contestée]}

Notes et références

Voir aussi