ローパスフィルタ【LPF】Low-Pass Filter

概要

ローパスフィルタとは、低い周波数の信号をそのまま通し、高い周波数の信号を遮断または減衰させる仕組みや回路。音声のノイズ除去や画像の滑らかさの調整など、デジタルとアナログの両分野で基礎的な技法として広く用いられる。

様々な周波数の成分が混在する信号を入力すると、あらかじめ設定した「遮断周波数」（カットオフ周波数）という閾値を境に、高い周波数の信号を取り除き、低い周波数の信号をそのまま通す。アナログ信号であればコンデンサやコイル、抵抗を組み合わせた電子回路で実現し、デジタルデータであればデジタル回路やソフトウェア上の数値演算によって実現する。

音声信号の場合、ローパスフィルタで高周波成分をカットすると、シャカシャカとした高音域のノイズが取り除かれ、こもったような丸みのある音に変化する。画像処理の場合は、色の急激な変化を抑制する効果がある。隣り合う画素との色の差を小さくすることで、輪郭がぼやけてソフトな印象になり、画像に含まれる細かなざらつきを抑制する効果がある。

また、アナログ信号をデジタル信号に変換する際には、不要な高周波成分が原因で発生する「折り返し雑音」（エイリアシング）と呼ばれるノイズが発生することがあり、ローパスフィルタを通してこれを抑制するアンチエイリアシング処理が必須となる。電波を用いる無線通信でも、必要な電波の帯域だけを抽出し、他からの混信を防ぐといった重要な役割がある。