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beav などのバイナリエディタを使う方が望ましいかと思いますが、ここでは GNU awk を使ってみます。

GNU awk には拡張機能として、ファイル全体を配列変数に読み込む readfile 関数が用意されています。以下では data 変数に読み込んで、その一部を変更しています。

$ printf '\0漢字\nHello World\nGood night\n' > input_file
$ od -tx1a input_file
0000000  00  e6  bc  a2  e5  ad  97  0a  48  65  6c  6c  6f  20  57  6f
        nul   f   <   "   e   - etb  nl   H   e   l   l   o  sp   W   o
0000020  72  6c  64  0a  47  6f  6f  64  20  6e  69  67  68  74  0a
          r   l   d  nl   G   o   o   d  sp   n   i   g   h   t  nl

$ gawk --characters-as-bytes -v f=input_file '
  @load "readfile"
  BEGIN{
    len = split(readfile(f), data, "")
    data[15] = "w"; data[26] = "N"
    for(i=1;i<=len;i++){
      printf(data[i])
    }
    exit
  }
' | od -tx1a

0000000  00  e6  bc  a2  e5  ad  97  0a  48  65  6c  6c  6f  20  77  6f
        nul   f   <   "   e   - etb  nl   H   e   l   l   o  sp   w   o
0000020  72  6c  64  0a  47  6f  6f  64  20  4e  69  67  68  74  0a
          r   l   d  nl   G   o   o   d  sp   N   i   g   h   t  nl
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