语音信号的频谱分析与滤波实验——数字信号处理

简介：
本实验为《数字信号处理》课程设计，旨在通过MATLAB等软件工具进行语音信号的频谱分析及滤波操作，帮助学生深入理解相关理论知识。 1. 在MATLAB环境中录制一段自己的语音信号（可以是单通道音频），采样频率为8000Hz；使用`wavrecord(m,Fs,ch)`函数进行录音。 2. 观察所录得的语音信号时域波形，并绘制其频谱图，然后通过`sound(y,Fs)`或`wavplay`命令播放该语音信号； 3. 根据得到的频谱图确定此段语音信号的最大频率值。分别以小于、等于和大于两倍上限频率为采样率重新录制同一段语音，并利用不同采样率所记录的声音进行试听，对比分析以此验证奈奎斯特（Nyquist）定理； 4. 向原始的语音信号中加入噪声（可自行选择合适的噪音类型），展示加噪后的音频波形及其频谱图；并通过相应的命令播放含噪版本的语音文件； 5. 应用IIR滤波器处理上述受干扰的声音数据，具体采用巴特沃斯低通滤波器完成去噪操作。设计并绘制出该类型的频率响应曲线，并通过MATLAB回放经由这种类型滤波后的音频信号。 6. 使用Chebyshev I型的IIR滤波器来过滤含有噪声的语音文件；展示切比雪夫滤波特性曲线及处理后的声音时域图像，同样播放经过此过程净化过的音频样本； 7. 对加噪语音应用FIR（有限脉冲响应）滤波技术进行去噪。采用汉明窗法实现这一目标，并画出该方法下得到的幅频特性图；最后回放经过这种处理后的清晰语音信号。 8. 使用切比雪夫逼近算法设计并实施一个FIR滤波器，以进一步改善音频质量。同样地，在完成此步骤后绘制相应的曲线以及时域图像，并播放最终优化的结果。