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音頻加水印

為音頻添加一段口播音頻水印，水印音頻循環播放至原音頻結束

先解釋一下什麼是音頻加水印：

音頻加水印就是在一段音頻中通過混音加入另一段音頻，目的是讓音頻可以公開分享并有效保護原創。

本文主要紀錄自己關于給音頻加水印的技術調研。

開發語言：Java，開發所處系統環境Mac

使用了開源軟體：FFmpeg 4.2.4

FFmpeg官網下載下傳連結：https://ffmpeg.org/download.html#build-mac

第一步：準備一個水印音頻

一般水印音頻都是一段口播文字，可以到這個網站（https://www.zaixianai.cn/voiceCompose）去免費文字轉語音一下

轉完之後下載下傳下來，命名為：watermark.mp3

第二步：生成一段指定時長的無聲音頻

水印音頻混音在原音頻中，肯定是需要一段間隔時間的，這裡生成無聲音頻目的就是跟第一步的水印音頻拼接，進而形成一個有間隔可以循環去播放的水印音頻

這裡要用到FFmpeg的指令：

# -t後面的數字8是生成音頻的時長，機關秒
ffmpeg-x86_64-osx -ar 48000 -t 8 -f s16le -acodec pcm_s16le -i /dev/zero -f mp3 -y /Users/wanghz/Documents/音頻水印/empty-8.mp3

第三步：拼接無聲音頻和水印音頻（最終水印）

# 第一個 -i 後面是純水印檔案
# 第二個 -i 後面跟的是8s的無聲音頻
ffmpeg-x86_64-osx -i /Users/wanghz/Documents/音頻水印/watermark.mp3 -i /Users/wanghz/Documents/音頻水印/empty-8.mp3 -filter_complex '[0:0] [1:0] concat=n=2:v=0:a=1 [a]' -map [a] -ar 48000 -y /Users/wanghz/Documents/音頻水印/loop-8.mp3

第四步：混合原音頻和最終水印音頻，水印音頻循環播放至原音頻播放結束

# 第一個 -i 後面是原音頻檔案
# -stream_loop -1 指定後面一個音頻将無限循環
# 第二個 -i 後面是生成好的水印檔案
# -t 指定混音後檔案的時長機關秒
# -f 後面跟生成格式
# -y 如果已存在檔案，将其覆寫
ffmpeg-x86_64-osx -i /Users/wanghz/Documents/音頻水印/原音頻.mp3 -stream_loop -1 -i /Users/wanghz/Documents/音頻水印/loop-8.mp3 -filter_complex "[1:a][0:a]amix" -t 163 -ar 48000 -f mp3 -y /Users/wanghz/Documents/音頻水印/添加水印後.mp3

以上4步就是在終端中，使用FFmpeg指令完成一次給音頻加水印的操作了！

接下來我們看看在Java中如何編碼操作

首先maven引入第三方工具包：

<!-- 引入三方工具包 -->
<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-all</artifactId>
    <version>5.4.6</version>
</dependency>
<dependency> 
    <groupId>org</groupId>
    <artifactId>jaudiotagger</artifactId>
    <version>2.0.1</version>
</dependency>

建立一個工具類：AudioUtils，并添加以下方法

/**
 * 擷取音頻播放時長，傳回值機關秒
 * @param path 音頻路徑
 * @return
 */
public static Integer getAudioDuration(String path) {
   try {
      MP3File file = new MP3File(path);
      MP3AudioHeader audioHeader = (MP3AudioHeader) file.getAudioHeader();
      return audioHeader.getTrackLength();
   } catch (Exception e) {
      log.error("擷取音頻播放時長失敗！ERROR：{}", ExceptionUtils.getStackTrace(e));
      return null;
   }
}

再建立一個工具類：CmdExecutor，用來執行FFmpeg指令

package com.whz.uni.audio.util;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;

/**
 * 腳本指令執行器
 * @author Wang Hangzhou
 * @since 2021/4/28
 */
@Slf4j
public class CmdExecutor {

   /**
    * CMD操作
    * @param getter 擷取控制台列印資訊
    * @param cmd 指令
    */
   public static void exec(CmdOutputGetter getter, String... cmd) {
      try {
         // 建立新線程
         ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder();
         // 執行指令
         builder.command(cmd);
         builder.redirectErrorStream(true);
         Process proc = builder.start();
         BufferedReader stdout = new BufferedReader(new InputStreamReader(proc.getInputStream()));
         String line;
         while ((line = stdout.readLine()) != null) {
            if (getter != null)
               getter.dealLine(line);
         }
         proc.waitFor();
         stdout.close();
      } catch (Exception e) {
         log.error(e.getMessage(), e);
      }
   }
}

完成以上操作，就可以使用了，貼一個測試類，供大家參考

package com.whz.audio;

import cn.hutool.core.io.FileUtil;
import com.whz.uni.audio.util.AudioUtils;
import com.whz.uni.audio.util.CmdExecutor;
import com.whz.uni.audio.util.CmdOutputGetter;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.util.Objects;

/**
 * 為音頻添加水印
 * @author Wang Hangzhou
 * @since 2021/4/28
 */

@Slf4j
public class FFmpegTest {

   /**
    * ffmpeg程式位置
    */
   private final static String FFMPEG_FILE = "/Users/wanghz/Documents/音頻水印/ffmpeg-x86_64-osx";
   /**
    * 水印檔案位置
    */
   private final static String WATERMARK_FILE = "/Users/wanghz/Documents/音頻水印/watermark.mp3";

   /**
    * 生成音頻水印檔案
    * @param seconds 水印循環間隔時間
    * @return
    */
   public static String buildWaterMarkFile(int seconds) {
      String loop = "/Users/wanghz/Documents/音頻水印/loop-" + seconds + ".mp3";
      try {
         String emptyAudioPath = "/Users/wanghz/Documents/音頻水印/empty-" + seconds + ".mp3";
         File file = FileUtil.file(loop);
         if (file.exists()) {
            log.info("水印檔案已存在");
            return loop;
         }
         String[] command4empty = {FFMPEG_FILE, "-ar", "48000", "-t", seconds + "", "-f", "s16le", "-acodec",
               "pcm_s16le", "-i", "/dev/zero", "-f", "mp3", "-y", emptyAudioPath};
         //調用cmd操作類
         CmdExecutor.exec(new CmdOutputGetter() {
            @Override
            public void dealLine(String line) {
               //把cmd輸出的資訊每行syso，這個是實時輸出的，可以換其他的處理方式
               System.out.println(line);
            }
         }, command4empty);
         log.info("「{}秒」靜音音頻生成完成！", seconds);

         String[] command4concat = {FFMPEG_FILE, "-i", WATERMARK_FILE, "-i", emptyAudioPath, "-filter_complex",
               "[0:0] [1:0] concat=n=2:v=0:a=1 [a]", "-map", "[a]", "-ar", "48000", loop, "-y"};

         CmdExecutor.exec(new CmdOutputGetter() {
            @Override
            public void dealLine(String line) {
               //把cmd輸出的資訊每行syso，這個是實時輸出的，可以換其他的處理方式
               System.out.println(line);
            }
         }, command4concat);

         log.info("水印連接配接「{}秒」間隔音頻完成！", seconds);

      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }

      return loop;
   }

   /**
    * 為音頻檔案添加水印
    * @param watermarkFilePath 水印檔案路徑
    * @param audioPath 源音頻檔案路徑
    */
   public void addWatermark4Audio(String watermarkFilePath, String audioPath) {
      // 擷取源音頻檔案播放時長
      Integer duration = AudioUtils.getAudioDuration(audioPath);
      if (Objects.isNull(duration)) {
         log.error("擷取音頻檔案時長失敗");
         return;
      }
      log.info("源音頻時長：「{}秒」", duration);
      String newAudioPath = "/Users/wanghz/Documents/音頻水印/newAudio.mp3";

      String[] command4addWatermark = {FFMPEG_FILE, "-i", audioPath, "-stream_loop", "-1", "-i", watermarkFilePath,
            "-filter_complex", "[1:a][0:a]amix", "-t", duration + "", "-ar", "48000", "-f", "mp3", newAudioPath,
            "-y"};

      CmdExecutor.exec(new CmdOutputGetter() {
         @Override
         public void dealLine(String line) {
            //把cmd輸出的資訊每行syso，這個是實時輸出的，可以換其他的處理方式
            System.out.println(line);
         }
      }, command4addWatermark);

      log.info("添加音頻水印完成！路徑：{}", newAudioPath);
   }

   @Test
   public void addWaterMark() {
      // 生成指定間隔水印檔案
      String waterMarkFile = buildWaterMarkFile(4);
      // 需要添加水印的音頻檔案
      String audioPath = "/Users/wanghz/Documents/音頻水印/1.mp3";
      // 添加水印
      addWatermark4Audio(waterMarkFile, audioPath);
   }

}

當時也是參考了很多部落格，但是沒有找到一篇滿足我需要的，

本篇文章所記錄的都是經過我驗證的，遺憾本方法尚未在業務代碼中使用。

希望可以幫到有需要的同學！

　　

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