微分フィルタは、画像中の画素値の変化量を調べるフィルタである。明るさが急に変わる場所では出力が大きくなるため、エッジの検出に使われる。画像処理では、連続関数の微分そのものではなく、隣り合う画素値の差を使って変化を近似的に求める。
ディジタル画像では画素が離散的に並んでいるため、微分フィルタでは隣の画素との差を使って変化を調べる。横方向の差を見れば縦の境界が出やすく、縦方向の差を見れば横の境界が出やすい。変化の大きさや向きは勾配として考えられる。ソーベルフィルタは、微分の考え方に周辺画素の重み付けを加えた代表的なエッジ抽出フィルタである。
CG制作では、画像の輪郭を強調したり、線画風の加工をしたりするときに微分フィルタの考え方が関係する。凹凸感や境界を目立たせる処理の前提として、画素値の変化を見る考え方を理解しておくとよい。
ゲーム開発では、画面のアウトライン抽出、ポストエフェクト、画像解析、エッジを利用した演出などで微分フィルタが使われる。ノイズにも反応しやすいため、平滑化と組み合わせる設計が必要になることがある。
単純な横方向微分では、右隣の画素値から左隣の画素値を引くような計算を行う。差が大きければ、その位置に強い変化があると判断できる。