Qu'est-ce qu'un filtre passe-haut audio ? Comment l'utilise-t-on ?
Pour obtenir un bon son, les filtres de crossover sont incroyablement utiles. Mais qu'est-ce qu'un filtre passe-haut audio et pourquoi est-il si important ?
Je vous explique tout ici !
Qu'est-ce qu'un filtre passe-haut audio ?
La réponse de base : un filtre passe-haut audio (HPF) est un type de crossover audio qui atténue et bloque efficacement tous les signaux de basse fréquence en dessous d'un point défini. C'est-à-dire qu'ils éliminent les basses fréquences audio tout en laissant passer les hautes fréquences vers amplificateurs, HP, chemins de signal, ou autres composants audio.
Ils sont largement utilisés dans divers designs audio pour bloquer une plage de fréquences indésirables pour plusieurs raisons :
- Prévenir la distorsion
- Protéger les tweeters des dommages
- Obtenir plus de volume et clarté de petits HP en bloquant les basses de subwoofer
- Fonctionner dans un système HP 2 ou 3 voies
- Prévenir les problèmes de résonance en limitant la plage grave, évitant ainsi d'atteindre la fréquence de résonance du HP
Il y a d'autres applications utiles des filtres passe-haut. Il existe 3 principaux types de design de filtres passe-haut comme vous verrez.
Note : Le terme « fréquence de coin » (corner frequency) est aussi utilisé pour désigner le point de coupure.Différences filtre passe-haut vs filtre passe-bas
Alors qu'un filtre passe-haut laisse passer les hautes fréquences, un filtre passe-bas (LPF) bloque les sons aigus au-dessus de la fréquence de coupure.
Souvent utilisés pour woofers et subwoofers, mais aussi dans un design 2 voies. Un HPF serait utilisé pour la partie tweeter.
Qu'est-ce qu'un filtre passe-bande ?
Un filtre passe-bande combine un filtre passe-bas et un filtre passe-haut en série. Il laisse passer une plage médiane (bande passante) de fréquences.
Parfois utilisé dans systèmes 3 voies pour alimenter les HP médiums.
Les trois types de crossovers passe-haut
Il existe trois types de design de filtres passe-haut. Chacun a ses usages, avantages/inconvénients, et applications.
1. Crossovers de haut-parleurs (filtres passifs)
Un crossover de HP (aussi appelé filtre passif) utilise des composants électroniques passifs au lieu d'électronique nécessitant une alimentation. Composants passifs : condensateurs, selfs, résistances.
Un crossover passe-haut de HP est très courant sur tweeters où il bloque médiums et basses. Le plus simple : un condensateur électrolytique unique monté sur le HP lui-même.
Exemple de condensateur utilisé comme filtre passe-haut en ligne
D'autres utilisent condensateur et self pour une coupure plus raide bloquant plus efficacement les sons indésirables. La plupart sont câblés en dur avec réglages minimes, voire aucun, le design étant fixé par les valeurs de composants.
2. Crossovers électroniques (filtres actifs)
Un filtre passe-haut électronique, aussi appelé filtre actif, est un crossover utilisant de petits composants électroniques et nécessitant une alimentation. Contrairement aux filtres passifs, ils sont souvent flexibles et offrent des réglages supplémentaires :
- Fréquence de coupure passe-haut ajustable
- Pente de crossover sélectionnable
- Contrôle de gain (niveaux entrée/sortie ajustables)
- Contrôle de phase
La plupart des filtres passe-haut actifs sont conçus autour d'amplis-op (amplificateurs opérationnels) — minuscules amplis à transistors intégrés dans un circuit intégré (CI). Très efficaces en consommation, taille, et fonctions.
On trouve des designs filtres actifs dans home stéréos, amplis auto, préamplis, tables de mixage, et bien d'autres produits audio électroniques.
3. Crossovers numériques (basés logiciel)
Un filtre passe-haut numérique traite des signaux audio convertis en valeurs numériques via des fonctions mathématiques en logiciel avant de les reconvertir en signal analogique.
On trouve des crossovers numériques sur plusieurs plateformes :
- Logiciels audio ordinateur (mixage, montage, etc.)
- Puces DSP (traitement signal numérique) ou produits audio DSP
- Applications audio smartphone
Dans tous les cas, un filtre passe-haut audio crossover est implémenté via fonctions mathématiques (transformées en Z) codées en routines logicielles. Quand un signal musical est appliqué, le code traite la représentation numérique (valeur binaire), produisant un signal de sortie fortement atténué en dessous de la fréquence de crossover.
Ici un filtre passe-bas numérique intégré dans un récepteur home stéréo Denon. Les crossovers numériques fonctionnent par code logiciel pour fournir une fonction passe-haut mathématiquement.
Les crossovers numériques sont aussi utilisés avec EQ graphique ou paramétrique dans autoradios, récepteurs home stéréo, et logiciels de traitement/enregistrement audio.
Applications utiles des filtres passe-haut
Utilisation micro et studio d'enregistrement
Les filtres passe-haut sont utiles en studio de plusieurs façons :
- Éliminer les plosives (pops) du souffle du chanteur
- Empêcher l'enregistrement de bruits de manipulation ou grondements dus aux équipements touchés/réglés
- Isoler sources audio de différents instruments pendant l'enregistrement
- Façonner la tonalité de plages sonores pendant le mixage
- Bloquer bruits de fond sur pistes d'enregistrement
Avantages filtre passe-haut en audio auto
En audio auto, le filtrage passe-haut se trouve généralement dans : amplis auto intégrés, crossovers passifs HP, accessoires d'installation additionnels, et intégrés dans autoradios, égaliseurs (EQ), ou processeurs de signal.
Ils aident grandement à délivrer un meilleur son de plusieurs façons :
- Prévenir distorsion ou dommage potentiel des tweeters par les basses
- Son plus propre avec plus puissance tant pour tweeters que petits HP
- Partie d'un système HP 2 voies (ex: kits composants)
- Bloquer basses graves des HP principaux, les laissant aux subwoofers pour meilleure clarté
Aujourd'hui certains autoradios ont des filtres passe-haut numériques intégrés avec pentes sélectionnables. Beaucoup d'amplis auto ont fonction crossover passe-haut/passe-bas sélectionnable, certains avec fréquence de coupure ajustable. D'autres ont un point de coupure fixe non modifiable.
Tweeters et petits HP ne peuvent tout simplement pas gérer les grandes ondes sonores créées par basses fréquences. Même un système budget sonne super quand piloté par un bon ampli avec crossover passe-haut les protégeant.
Vous pouvez alors les associer à un subwoofer et filtre passe-bas pour obtenir un super son full-range que vous apprécierez.
Filtres passe-haut home stéréo
Les home stéréos incluent souvent des options passe-haut pour diverses raisons :
- Usage subwoofer : quand un système home cinema ou récepteur a sortie subwoofer, bloquer les basses vers HP principaux évite « boue » ou trop de basses
- Certains systèmes ont HP limités en qualité : les basses les font distordre et mal sonner. Le passe-haut aide ici.
- Intégré au traitement canaux audio surround home cinema.
- Limiter le son vers HP central pour voix claires dans films.
Comme en auto, les filtres passe-haut home stéréo ne sont souvent pas activés par défaut — il faut checker les menus et les activer.
Filtres sous-soniques (subsonic) expliqués
Un filtre sous-sonique est un filtre passe-haut à fréquence de crossover très basse (souvent 20 ou 30 Hz) utilisé pour empêcher les signaux de très basse fréquence qu'on n'entend pas d'être envoyés au subwoofer, évitant de gaspiller de la puissance pour rien.
Filtre optionnel, pas souvent nécessaire mais utile dans certains cas. Plus courant en audio vintage et platines vinyle, bien qu'on en trouve parfois dans égaliseurs auto ou accessoires basses subwoofer.
L'audition humaine va jusqu'à ~30 Hz pour la plupart. 20 Hz se ressent mais ne s'entend pas, donc inutile de tirer beaucoup de puissance d'ampli pour quelque chose d'inaudible. Pour platines, des grondements peuvent être présents et un filtre sous-sonique empêche leur amplification.
La plupart des musiques ont les basses les plus agréables vers 40-50 Hz pour le « thump ». Pareil pour grondements/effets films : 20-30 Hz non nécessaire.
Atténuation de la fréquence de coupure (pentes) expliquée
La pente de filtre est la raideur de sa capacité de filtrage. En d'autres termes, son efficacité à réduire les fréquences au-delà de la fréquence de coupure.
Les pentes se catégorisent en décibels (dB) par octave. Un signe négatif (-) représente une atténuation, ou réduction, du signal d'entrée.
Les fréquences sonores entre deux points sont souvent mesurées en octave. Une octave = doublement ou division par 2 d'une fréquence. (100 Hz, 200 Hz, 400 Hz, etc.)
Quand on dit qu'un crossover a une coupure de -6 dB/octave, cela signifie qu'il continue de réduire la sortie de 6 dB supplémentaires pour chaque doublement de la fréquence précédente.
Plus la pente du filtre est grande, plus il réduit les basses fréquences au-delà de la coupure car un filtre d'ordre supérieur est plus efficace.
Pentes types : 6 dB/octave, 12 dB/octave, 18 dB/octave, etc.
Comment utiliser un filtre passe-haut
Généralement, utiliser un filtre passe-haut est simple : on le règle sur la fréquence de coupure adaptée aux HP utilisés. Pour systèmes 2 voies, on l'accorde aussi sur la coupure passe-bas pour éviter un trou dans le son.
Fréquences de filtre pour HP
Pour HP et systèmes HP, les fabricants donnent souvent des specs pour connaître la fréquence de coupure à utiliser.
Parfois clairement indiquée comme fréquence HPF recommandée, parfois à déduire de la réponse en fréquence du HP. Ex: sur l'image des specs HP ci-dessus, le HP a une plage utilisable à partir de 3,5 kHz.
Si vous n'avez rien de tout ça, référez-vous aux tableaux ci-dessous. Bonne nouvelle : il y a généralement quelque info sur la plage de réponse en fréquence du HP pour aider à régler la coupure passe-haut.
Quels sont de bons réglages HPF ?
Tableau fréquences crossover passe-haut home audio
| Type HP/système | Fréquence de crossover |
|---|---|
| HP principaux/colonnes (petits) | 60-80 Hz passe-haut. Meilleur avec subwoofer pour les compléter. |
| HP principaux/colonnes (grands) | 60-80 Hz passe-haut. |
| Central ou surround (petits) | 100-120 Hz passe-haut. Très mauvais pour basses, distordent facilement. |
| Central ou surround (moyens/grands) | 60-80 Hz passe-haut. La plupart centrales ne sont pas conçus pour produire des basses. |
| HP muraux ou satellites mini | 100-120 Hz passe-haut. Évite mauvaise distorsion car ne gèrent pas basses profondes. |
| Systèmes 2 voies | 3-3,5 kHz. Fréquence de crossover très courante |
| Systèmes 3 voies | 3,5 kHz passe-haut (tweeter) & 250-500 Hz passe-haut (médium) |
Tableau fréquences crossover passe-haut audio auto
| Type HP/système | Fréquence de crossover |
|---|---|
| HP coaxiaux ou composants avant/arrière full-range | 56, 60, à 80 Hz passe-haut. Bloque basses graves causant distorsion. |
| Tweeters | 3-3,5 kHz passe-haut |
| HP médiums ou woofers | 250-500 Hz passe-haut |
| Systèmes 2 voies | 3-3,5 kHz vers tweeters. Idem pour médiums/woofers |
| Systèmes 3 voies | 3,5 kHz (médium/aigu) & 500 Hz (médium/woofer) |
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