Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le filtrage est une opération fondamentale dans le traitement de l’information. Celui-ci consiste à transformer une information (contenue dans une mesure ou une observation) en une information « filtrée », jugée plus pertinente et plus utile, à l’aide d’un système matériel ou logiciel appelé "filtre". L’extraction, l’estimation et la prédiction sont également considérées comme des opérations de filtrage.
Cet article est restreint aux filtres linéaires où l’information extraite est une combinaison linéaire des observations disponibles. Une telle approche permet de bénéficier de modèles simples et efficaces.
Après avoir énoncé les concepts fondamentaux du filtrage linéaire, cet article se concentre sur les filtres analogiques et leur réalisation.
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Abdeldjalil OUAHABI : Professeur des Universités - Polytech Tours. Université de Tours (France) - Coordonnateur Traitement du Signal et Machine Learning. Université de Bouira (Algérie)
INTRODUCTION
Ce travail est né du besoin de mettre à disposition des ingénieurs et techniciens toute une panoplie de méthodes actuelles de filtrage. Il vise également à démystifier les aspects considérés comme abscons en fournissant des clés pour une bonne pratique des opérations de filtrage.
En 1988, le défunt Jacques Max, adjoint scientifique au Commissariat à l’Énergie Atomique de Grenoble, a proposé aux « Techniques de l’Ingénieur » une contribution très intéressante sur la pratique du filtrage analogique : notre article se situe dans une volonté de compléter et étendre la pratique du filtrage aux récents développements aussi bien « analogiques » que numériques, à une et à deux dimensions.
Par exemple, la synthèse d’un filtre analogique répondant à des contraintes ou spécifications ne se fait plus à l’aide d’abaques ou de tableaux, de transformations d’un filtre passe-bas prototype en un filtre passe-haut ou passe-bande, et encore moins de normalisations/dénormalisations. Le filtre est réalisé directement par un code MATLAB qui fournit les paramètres répondant au gabarit souhaité et il ne reste à l’expérimentateur qu’à mettre en place les composants électroniques et obtenir le filtre analogique désiré.
Mais qu’est-ce que le filtrage ?
Le filtrage est une opération qui consiste à transformer l’information (contenue dans un signal) en entrée d’un système matériel ou logiciel en une information de sortie différente de l’information d’origine mais plus utile pour l’expérimentateur.
Dans le cas d’un signal à une ou à deux dimensions, cette transformation peut se matérialiser, par exemple, soit par une sélection ou une élimination de certaines fréquences, soit par une réduction, voire même une suppression d’informations indésirables. Dans cette optique, il est possible de citer l’exemple de la lumière blanche qui se transforme en lumière bleue, ou bien celui d’un e-mail ou un site web bloqué ou « filtré » par un dispositif électronique ou par un code informatique agissant selon certains critères. L’extraction ou l’estimation d’informations pertinentes et de caractéristiques utiles peut être considérée également comme un filtrage.
La classification des dispositifs (matériels et logiciels) de filtrage, appelés filtres, peut s’appuyer sur plusieurs descripteurs. Nous avons opté pour deux grandes familles de filtres : les filtres linéaires et les filtres non-linéaires. Une autre subdivision commune à ces deux grandes familles est possible : les filtres à temps (ou variable) continu(e) appelés encore filtres « analogiques » et les filtres numériques.
Cet article est un rappel des concepts de base et des méthodes de synthèse et de réalisation de filtres linéaires analogiques à partir d’un gabarit souhaité.
Tout au long de cet article, il est mis à la disposition du lecteur de nombreux exemples et exercices d’applications pour illustrer les résultats obtenus : les exemples ont toujours un but pédagogique ou une approche du concret en vue de réaliser un filtre « sur mesure ». Des codes MATLAB sont proposés pour permettre à l’expérimentateur de mettre en œuvre concrètement la pratique du filtrage.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1988 par Jacques MAX
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2. Filtrage « analogique »
2.1 Un peu de lexique
2.1.1 Signification du mot « analogique »
Le terme « analogique » provient du grec analogos (αναλογος) signifiant « qui est en rapport avec, proportionnel ». Par extension au sens premier du terme analogique, une grandeur est dite analogique si sa mesure varie de façon continue.
L'électronique emploie des circuits analogiques à base de résistances, inductances, capacités, diodes, transistors, amplificateurs opérationnels…, comme calculateur ou moyen de traitement. Il existe une analogie entre le système mécanique (premier type de calculateur apparu) et le système électronique (deuxième type apparu), d’où le vocable « analogique ».
Aujourd’hui, le mode analogique se distingue du mode numérique auquel il est opposé par convention. L’analogique est né avec le début de l’électricité, tandis que le numérique est apparu plus récemment avec l’ère de l’informatique. Ce sont deux procédés pour traiter, transporter et stocker des données de type audio, photo, vidéo… Une grandeur physique comme, par exemple, un signal électrique, une position dans l'espace, une certaine hauteur de liquide, etc., est naturellement supposée analogique.
En fait, les phénomènes qui nous entourent sont quasiment tous continus, c'est-à-dire que, lorsque ces phénomènes sont quantifiables, ils passent d’une valeur à une autre sans discontinuité. C’est la raison pour laquelle, quelle que soit la nature physique du phénomène étudié, un signal analogique lui est associé. L’acquisition des grandeurs physiques se fait, la plupart du temps, à l’aide de capteurs de toutes sortes, spécifiques à la grandeur mesurée. Il existe des capteurs de lumière, de son, de température, de pression, de contraintes… Le signal que le capteur renvoie est donc sans discontinuité et, en général, proportionnel à la grandeur physique mesurée.
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Filtrage « analogique »
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PAARMANN (D.L.) - Design and Analysis of Analog Filters: A Signal Processing Perspective. - Kluwer Academic publishers (2003).
-
(2) - WANHAMMAR (L.) - Analog Filters Using MATLAB. - Springer (2009).
-
(3) - MIMOUNA (A.), ALOUANI (I.), BEN KHALIFA (A.), EL HILLALI (Y.), TALEB-AHMED (A.), MENHAJ (A.), OUAHABI (A.), BEN AMARA (N.E.) - OLIMP: A Heterogeneous Multimodal Dataset for Advanced Environment Perception. - Electronics, Volume 9, 560 (2020).
-
(4) - RASOULI (A.), TSOTSOS (J.K.) - Autonomous Vehicles That Interact With Pedestrians: A Survey of Theory and Practice. - IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Volume 21, no. 3, pp. 900-918 (2020).
-
(5) - ADJABI (I.), OUAHABI (A.), BENZAOUI (A.), TALEB-AHMED (A.) - Past, Present, and Future of Face Recognition: A Review. - Electronics, Volume 9, 1188 (2020).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
MATLAB 2019 – R2019b Compagnie Mathworks. France
https://fr.mathworks.com/products/new_products/release2019b.html
SPICE 1993 – Logiciel libre de simulation généraliste de circuits électroniques analogiques fondé par Laurence W. Nagel et l’université de Californie à Berkeley.
http://bwrcs.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/
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