MP4からM3U8チュートリアル：FFmpeg HLSスライスとAES-128暗号化

MP4をHLSストリームに変換したい？ウェブ用にビデオを最適化したい？コンテンツを暗号化で保護したい？FFmpegを使えばこれらすべてが可能です。このチュートリアルでは、HLSスライスから暗号化、配信までをカバーします。

HLSの基礎

HLS（HTTP Live Streaming）はAppleが開発したストリーミングプロトコルです：

• HTTPベース：標準HTTPサーバーで配信可能
• アダプティブビットレート：ネットワーク状況に応じて品質を自動切り替え
• セグメント化：ビデオを小さなTSセグメントに分割
• M3U8プレイリスト：セグメントの索引

HLSの動作原理

1. ビデオエンコード：H.264ビデオ + AACオーディオ
2. セグメント分割：2-10秒のTSセグメントに分割
3. M3U8生成：セグメントURLのリスト
4. クライアント再生：M3U8を解析、セグメントを順次ダウンロード

HLSの仕組みについて詳しくは、M3U8ファイル完全ガイド をご覧ください。

基本的なHLSスライス

インストール

# macOS
brew install ffmpeg

# Ubuntu/Debian
sudo apt install ffmpeg

基本コマンド

# MP4をHLSに変換（ストリームコピー、品質ロスなし）
ffmpeg -i input.mp4 -c copy -f hls -hls_time 6 -hls_playlist_type vod -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" playlist.m3u8

パラメータ解説：

• -i input.mp4：入力ファイル
• -c copy：ストリームを直接コピー（再エンコードなし）
• -f hls：HLSフォーマット出力
• -hls_time 6：各セグメント6秒
• -hls_playlist_type vod：VOD用プレイリスト
• -hls_segment_filename "segment_%03d.ts"：セグメント命名パターン
• playlist.m3u8：出力M3U8ファイル

再エンコードが必要な場合

# H.264に再エンコード
ffmpeg -i input.avi -c:v libx264 -crf 23 -c:a aac -b:a 128k -f hls -hls_time 6 -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" playlist.m3u8

AES-128暗号化

暗号化キーの生成

# 16バイトの暗号化キーを生成
openssl rand 16 > enc.key

# 16バイトのIVを生成
openssl rand -hex 16

キー情報ファイルの作成

# key_info.txt
Key URI: https://example.com/enc.key
Path to key: enc.key
IV: 0x1234567890abcdef1234567890abcdef

• Key URI：視聴者がアクセスするキーURL
• Path to key：ローカルキーファイルパス
• IV：初期化ベクトル（16進数、オプション）

暗号化HLSの生成

ffmpeg -i input.mp4 -c copy -f hls -hls_time 6 -hls_key_info_file key_info.txt -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" playlist.m3u8

生成されるM3U8：

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:6
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI="https://example.com/enc.key",IV=0x1234567890abcdef1234567890abcdef
#EXTINF:6.000000,
segment_000.ts
#EXTINF:6.000000,
segment_001.ts
...
#EXT-X-ENDLIST

アダプティブビットレート（ABR）

複数品質の生成

# 360p
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -b:v 800k -s 640x360 -c:a aac -b:a 128k -f hls -hls_time 6 -hls_segment_filename "360p/segment_%03d.ts" 360p.m3u8

# 720p
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -b:v 2000k -s 1280x720 -c:a aac -b:a 128k -f hls -hls_time 6 -hls_segment_filename "720p/segment_%03d.ts" 720p.m3u8

# 1080p
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -b:v 4000k -s 1920x1080 -c:a aac -b:a 128k -f hls -hls_time 6 -hls_segment_filename "1080p/segment_%03d.ts" 1080p.m3u8

マスターM3U8の作成

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=800000,RESOLUTION=640x360
360p.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=2000000,RESOLUTION=1280x720
720p.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=4000000,RESOLUTION=1920x1080
1080p.m3u8

FFmpegでマスターM3U8を自動生成

ffmpeg -i input.mp4 \
  -c:v libx264 -b:v:0 800k -s:v:0 640x360 \
  -b:v:1 2000k -s:v:1 1280x720 \
  -b:v:2 4000k -s:v:2 1920x1080 \
  -c:a aac -b:a 128k \
  -f hls -hls_time 6 \
  -var_stream_map "v:0,a:0 v:1,a:0 v:2,a:0" \
  -master_pl_name master.m3u8 \
  -hls_segment_filename "v%v/segment_%03d.ts" \
  "v%v.m3u8"

ライブストリーミング用HLS

# ライブストリーミング用HLS
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -preset veryfast -c:a aac -f hls -hls_time 2 -hls_list_size 3 -hls_flags delete_segments+append_list -hls_segment_filename "live_%03d.ts" live.m3u8

パラメータ：

• -hls_time 2：2秒セグメント（低遅延）
• -hls_list_size 3：M3U8に最新3セグメントのみ保持
• -hls_flags delete_segments+append_list：古いセグメントを削除、新しいセグメントを追加

Nginx配信設定

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location /hls/ {
        types {
            application/vnd.apple.mpegurl m3u8;
            video/mp2t ts;
        }
        root /var/www;
        add_header Access-Control-Allow-Origin *;
        add_header Cache-Control no-cache;
    }
    
    location /key/ {
        # キーアクセス制限（オプション）
        # allow 192.168.0.0/16;
        # deny all;
        root /var/www;
    }
}

よくある問題

問題	原因	解決策
セグメントが長すぎる	-hls_timeが大きい	2-6秒に設定
M3U8が更新されない	VODモード使用	eventまたはライブモード使用
古いセグメントが残る	delete_segmentsフラグなし	-hls_flags delete_segments追加
暗号化キーアクセス失敗	CORS問題	NginxにCORSヘッダー追加
Safariで再生できない	CODEC互換性	H.264 + AAC使用
レイテンシが高い	通常のHLS	LL-HLSまたはDASH使用

まとめ

HLSスライスの基本：

# 基本コマンド
ffmpeg -i input.mp4 -c copy -f hls -hls_time 6 -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" playlist.m3u8

# 暗号化付き
ffmpeg -i input.mp4 -c copy -f hls -hls_time 6 -hls_key_info_file key_info.txt -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" playlist.m3u8

クイックリファレンス：

• 基本スライス： -f hls -hls_time 6
• 暗号化： -hls_key_info_file key_info.txt
• ライブ： -hls_flags delete_segments+append_list
• ABR： -var_stream_map + -master_pl_name

参考文献

• HTTP Live Streaming — Wikipedia
• HLS仕様 — RFC 8216
• FFmpeg HLSフォーマット
• Apple HLS開発ガイド