回答

在 Python 中，可以通过在音频中添加特定的噪声（如水印杂音）来实现音频水印。以下是使用 pydub 和 numpy 库实现音频水印的示例代码。

安装依赖

首先，确保安装了 pydub 和 numpy：

pip install pydub numpy

安装 ffmpeg（pydub 依赖的音频处理工具）：

Windows: 下载 FFmpeg，并将其路径添加到系统环境变量。macOS: 使用 Homebrew 安装：brew install ffmpeg。Linux: 使用包管理器安装，例如 sudo apt install ffmpeg。示例代码

以下代码演示了如何在音频中添加水印杂音：

from pydub import AudioSegment
import numpy as np

def add_watermark_noise(input_file, output_file, noise_level=0.01):
    """
    在音频中添加水印杂音。

    :param input_file: 输入音频文件路径
    :param output_file: 输出音频文件路径
    :param noise_level: 噪声水平（0.0 到 1.0 之间）
    """
    # 加载音频文件
    audio = AudioSegment.from_file(input_file)

    # 将音频转换为 numpy 数组
    samples = np.array(audio.get_array_of_samples())
    samples = samples.astype(np.float32)  # 转换为浮点数以便处理

    # 生成随机噪声
    noise = np.random.uniform(-1, 1, len(samples)) * noise_level * (2 ** 15)

    # 将噪声添加到音频中
    watermarked_samples = samples + noise

    # 将 numpy 数组转换回音频段
    watermarked_audio = AudioSegment(
        watermarked_samples.astype(np.int16).tobytes(),
        frame_rate=audio.frame_rate,
        sample_width=audio.sample_width,
        channels=audio.channels
    )

    # 保存输出文件
    watermarked_audio.export(output_file, format="wav")

    print(f"水印已添加，输出文件: {output_file}")

# 示例调用
input_file = "input.wav"  # 输入音频文件
output_file = "output_watermarked.wav"  # 输出音频文件
noise_level = 0.01  # 噪声水平（0.01 表示 1% 的噪声）

add_watermark_noise(input_file, output_file, noise_level)

代码说明

加载音频文件：

使用 AudioSegment.from_file() 加载音频文件。

转换为 numpy 数组：

使用 get_array_of_samples() 将音频数据转换为 numpy 数组，以便进行数学运算。

生成随机噪声：

使用 np.random.uniform() 生成均匀分布的随机噪声。noise_level 参数控制噪声的强度（0.0 到 1.0 之间）。

添加噪声到音频：

将生成的噪声添加到原始音频数据中。

保存输出文件：

使用 export() 方法将处理后的音频保存为文件。示例输入与输出输入文件：input.wav（原始音频）输出文件：output_watermarked.wav（添加了水印杂音的音频）噪声水平：noise_level=0.01（1% 的噪声）注意事项

噪声水平：

噪声水平 noise_level 应根据实际需求调整。过高的噪声水平可能会影响音频质量。

音频格式：

pydub 支持多种音频格式，但需要安装 ffmpeg 或 libav 来支持非 WAV 格式。

水印鲁棒性：

简单的噪声水印可能不够鲁棒，容易被去除。如果需要更鲁棒的水印，可以考虑使用频域水印（如傅里叶变换）或其他高级水印技术。使用频域水印（高级）

如果需要更鲁棒的水印，可以在频域中添加水印。以下是使用傅里叶变换在频域中添加水印的示例：

from pydub import AudioSegment
import numpy as np

def add_frequency_watermark(input_file, output_file, watermark_strength=0.01):
    """
    在频域中添加水印。

    :param input_file: 输入音频文件路径
    :param output_file: 输出音频文件路径
    :param watermark_strength: 水印强度
    """
    # 加载音频文件
    audio = AudioSegment.from_file(input_file)

    # 将音频转换为 numpy 数组
    samples = np.array(audio.get_array_of_samples())
    samples = samples.astype(np.float32)  # 转换为浮点数以便处理

    # 对音频进行傅里叶变换
    fft_result = np.fft.fft(samples)

    # 生成水印信号（随机相位）
    watermark = np.random.uniform(-1, 1, len(fft_result)) * watermark_strength

    # 在频域中添加水印
    watermarked_fft = fft_result + watermark

    # 对水印后的信号进行逆傅里叶变换
    watermarked_samples = np.fft.ifft(watermarked_fft).real

    # 将 numpy 数组转换回音频段
    watermarked_audio = AudioSegment(
        watermarked_samples.astype(np.int16).tobytes(),
        frame_rate=audio.frame_rate,
        sample_width=audio.sample_width,
        channels=audio.channels
    )

    # 保存输出文件
    watermarked_audio.export(output_file, format="wav")

    print(f"频域水印已添加，输出文件: {output_file}")

# 示例调用
input_file = "input.wav"  # 输入音频文件
output_file = "output_frequency_watermarked.wav"  # 输出音频文件
watermark_strength = 0.01  # 水印强度

add_frequency_watermark(input_file, output_file, watermark_strength)

总结使用 pydub 和 numpy 可以快速实现简单的音频水印。如果需要更鲁棒的水印，可以在频域中添加水印。根据需求选择合适的工具和方法即可。