Java 音频加水印

先解释一下什么是音频加水印：

音频加水印就是在一段音频中通过混音加入另一段音频，目的是让音频可以公开分享并有效保护原创。

本文主要纪录自己关于给音频加水印的技术调研。

开发语言：Java，开发所处系统环境Mac

使用了开源软件：FFmpeg 4.2.4

FFmpeg官网下载链接：https://ffmpeg.org/download.html#build-mac

第一步：准备一个水印音频

一般水印音频都是一段口播文字，可以到这个网站（https://www.zaixianai.cn/voiceCompose）去免费文字转语音一下

转完之后下载下来，命名为：watermark.mp3

第二步：生成一段指定时长的无声音频

水印音频混音在原音频中，肯定是需要一段间隔时间的，这里生成无声音频目的就是跟第一步的水印音频拼接，从而形成一个有间隔可以循环去播放的水印音频

这里要用到FFmpeg的命令：

# -t后面的数字8是生成音频的时长，单位秒
ffmpeg-x86_64-osx -ar 48000 -t 8 -f s16le -acodec pcm_s16le -i /dev/zero -f mp3 -y /Users/wanghz/Documents/音频水印/empty-8.mp3

第三步：拼接无声音频和水印音频（最终水印）

# 第一个 -i 后面是纯水印文件
# 第二个 -i 后面跟的是8s的无声音频
ffmpeg-x86_64-osx -i /Users/wanghz/Documents/音频水印/watermark.mp3 -i /Users/wanghz/Documents/音频水印/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/音频水印/loop-8.mp3

第四步：混合原音频和最终水印音频，水印音频循环播放至原音频播放结束

# 第一个 -i 后面是原音频文件
# -stream_loop -1 指定后面一个音频将无限循环
# 第二个 -i 后面是生成好的水印文件
# -t 指定混音后文件的时长单位秒
# -f 后面跟生成格式
# -y 如果已存在文件，将其覆盖
ffmpeg-x86_64-osx -i /Users/wanghz/Documents/音频水印/原音频.mp3 -stream_loop -1 -i /Users/wanghz/Documents/音频水印/loop-8.mp3 -filter_complex "[1:a][0:a]amix" -t 163 -ar 48000 -f mp3 -y /Users/wanghz/Documents/音频水印/添加水印后.mp3

以上4步就是在终端中，使用FFmpeg命令完成一次给音频加水印的操作了！

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接下来我们看看在Java中如何编码操作

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>

创建一个工具类：AudioUtils，并添加以下方法

/**
 * 获取音频播放时长，返回值单位秒
 * @param path 音频路径
 * @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("获取音频播放时长失败！ERROR：{}", ExceptionUtils.getStackTrace(e));
      return null;
   }
}

再创建一个工具类：CmdExecutor，用来执行FFmpeg指令

package com.whz.uni.audio.util;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

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

/**
 * 脚本命令执行器
 * @author Wang Hangzhou
 * @since 2021/4/28
 */
@Slf4j
public class CmdExecutor {

   /**
    * CMD操作
    * @param getter 获取控制台打印信息
    * @param cmd 命令
    */
   public static void exec(CmdOutputGetter getter, String... cmd) {
      try {
         // 创建新线程
         ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder();
         // 执行命令
         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，贴一个测试类，供大家参考

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;

/**
 * 为音频添加水印
 * @author Wang Hangzhou
 * @since 2021/4/28
 */

@Slf4j
public class FFmpegTest {

   /**
    * ffmpeg程序位置
    */
   private final static String FFMPEG_FILE = "/Users/wanghz/Documents/音频水印/ffmpeg-x86_64-osx";
   /**
    * 水印文件位置
    */
   private final static String WATERMARK_FILE = "/Users/wanghz/Documents/音频水印/watermark.mp3";

   /**
    * 生成音频水印文件
    * @param seconds 水印循环间隔时间
    * @return
    */
   public static String buildWaterMarkFile(int seconds) {
      String loop = "/Users/wanghz/Documents/音频水印/loop-" + seconds + ".mp3";
      try {
         String emptyAudioPath = "/Users/wanghz/Documents/音频水印/empty-" + seconds + ".mp3";
         File file = FileUtil.file(loop);
         if (file.exists()) {
            log.info("水印文件已存在");
            return loop;
         }
         String[] command4empty = {FFMPEG_FILE, "-ar", "48000", "-t", seconds + "", "-f", "s16le", "-acodec",
               "pcm_s16le", "-i", "/dev/zero", "-f", "mp3", "-y", emptyAudioPath};
         //调用cmd操作类
         CmdExecutor.exec(new CmdOutputGetter() {
            @Override
            public void dealLine(String line) {
               //把cmd输出的信息每行syso，这个是实时输出的，可以换其他的处理方式
               System.out.println(line);
            }
         }, command4empty);
         log.info("「{}秒」静音音频生成完成！", 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输出的信息每行syso，这个是实时输出的，可以换其他的处理方式
               System.out.println(line);
            }
         }, command4concat);

         log.info("水印连接「{}秒」间隔音频完成！", seconds);

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

      return loop;
   }

   /**
    * 为音频文件添加水印
    * @param watermarkFilePath 水印文件路径
    * @param audioPath 源音频文件路径
    */
   public void addWatermark4Audio(String watermarkFilePath, String audioPath) {
      // 获取源音频文件播放时长
      Integer duration = AudioUtils.getAudioDuration(audioPath);
      if (Objects.isNull(duration)) {
         log.error("获取音频文件时长失败");
         return;
      }
      log.info("源音频时长：「{}秒」", duration);
      String newAudioPath = "/Users/wanghz/Documents/音频水印/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输出的信息每行syso，这个是实时输出的，可以换其他的处理方式
            System.out.println(line);
         }
      }, command4addWatermark);

      log.info("添加音频水印完成！路径：{}", newAudioPath);
   }

   @Test
   public void addWaterMark() {
      // 生成指定间隔水印文件
      String waterMarkFile = buildWaterMarkFile(4);
      // 需要添加水印的音频文件
      String audioPath = "/Users/wanghz/Documents/音频水印/1.mp3";
      // 添加水印
      addWatermark4Audio(waterMarkFile, audioPath);
   }

}

当时也是参考了很多博客，但是没有找到一篇满足我需要的，

本篇文章所记录的都是经过我验证的，遗憾本方法尚未在业务代码中使用。

希望可以帮到有需要的同学！