MP4 轉 M3U8 教學：FFmpeg HLS 切片與 AES-128 加密

HLS（HTTP Live Streaming）是 Apple 開發的串流協定，也是主流影片傳輸方式。YouTube、Netflix、Twitch 都用 HLS 串流。這篇介紹用 FFmpeg 把 MP4 轉成 M3U8 的完整流程，包含切片、加密、多解析度。

HLS 基本原理

HLS 把影片切成小片段（TS 檔案），用 M3U8 播放清單管理。播放器依播放清單順序下載片段播放。

input.mp4 → [切片] → output.m3u8 + segment_001.ts + segment_002.ts + ...

HLS 元件

• M3U8 播放清單：記錄片段順序和位置
• TS 片段：實際影片資料（MPEG-TS 容器）
• 主播放清單：多解析度時參照各解析度子播放清單

HLS 優點

• 基於 HTTP，CDN 友善
• 自適應位元率（ABR）
• 跨平台相容（Safari 原生支援）
• 可加密保護

基本 MP4 轉 M3U8

ffmpeg -i input.mp4 \
  -c:v libx264 -c:a aac \
  -f hls \
  -hls_time 6 \
  -hls_playlist_type vod \
  -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" \
  output.m3u8

參數說明：

• -c:v libx264：H.264 視訊編碼
• -c:a aac：AAC 音訊編碼
• -f hls：HLS 輸出格式
• -hls_time 6：每個片段 6 秒
• -hls_playlist_type vod：VOD（點播）模式
• -hls_segment_filename "segment_%03d.ts"：片段命名模式
• output.m3u8：播放清單輸出

生成的 M3U8 範例

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:6
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD
#EXTINF:6.000000,
segment_000.ts
#EXTINF:6.000000,
segment_001.ts
#EXTINF:6.000000,
segment_002.ts
...
#EXT-X-ENDLIST

無重新編碼切片

來源 MP4 已經是 H.264/AAC，可以用串流複製模式避免重新編碼：

ffmpeg -i input.mp4 \
  -c copy \
  -f hls \
  -hls_time 6 \
  -hls_playlist_type vod \
  -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" \
  output.m3u8

-c copy 直接複製串流，速度最快、無品質損失。

AES-128 加密

1. 生成密鑰和 IV

# 生成 16 位元組密鑰
openssl rand 16 > enc.key

# 生成 16 位元組 IV
openssl rand 16 > enc.iv

# 確認密鑰內容
xxd enc.key
xxd enc.iv

2. 建立 key_info 檔案

建立 key_info 文字檔：

https://example.com/enc.key
/path/to/enc.key
/path/to/enc.iv

• 第一行：播放器存取密鑰的 URL
• 第二行：FFmpeg 讀取的本地密鑰檔案路徑
• 第三行：IV 檔案路徑

3. 用 FFmpeg 加密切片

ffmpeg -i input.mp4 \
  -c:v libx264 -c:a aac \
  -f hls \
  -hls_time 6 \
  -hls_playlist_type vod \
  -hls_key_info_file key_info \
  -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" \
  output.m3u8

4. 加密 M3U8 範例

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:6
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD
#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

#EXT-X-KEY 標籤告訴播放器用 AES-128 解密，從指定 URI 取得密鑰。

注意： AES-128 是基本保護，播放器仍能取得密鑰。真要防盜用 DRM（Widevine、FairPlay）。詳見常見影片下載問題 Q&A 的 DRM 部分。

多解析度 HLS

1. 生成多解析度串流

ffmpeg -i input.mp4 \
  -filter_complex "[0:v]split=3[v1][v2][v3]; \
    [v1]scale=1920:1080[v1out]; \
    [v2]scale=1280:720[v2out]; \
    [v3]scale=854:480[v3out]" \
  -map "[v1out]" -map 0:a -c:v:0 libx264 -b:v:0 5000k \
  -map "[v2out]" -map 0:a -c:v:1 libx264 -b:v:1 2500k \
  -map "[v3out]" -map 0:a -c:v:2 libx264 -b:v:2 1000k \
  -c:a aac -b:a 128k \
  -f hls \
  -hls_time 6 \
  -hls_playlist_type vod \
  -master_pl_name master.m3u8 \
  -var_stream_map "v:0,a:0 v:1,a:1 v:2,a:2" \
  -hls_segment_filename "v%v/segment_%03d.ts" \
  "v%v/out.m3u8"

2. 主播放清單 master.m3u8

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=5500000,RESOLUTION=1920x1080
v0/out.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=2800000,RESOLUTION=1280x720
v1/out.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=1200000,RESOLUTION=854x480
v2/out.m3u8

播放器依網路狀況選擇最佳解析度。

Web 伺服器設定

Nginx 設定

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location /hls/ {
        types {
            application/vnd.apple.mpegurl m3u8;
            video/mp2t ts;
        }
        
        # CORS 設定（跨網域播放需要）
        add_header Access-Control-Allow-Origin *;
        add_header Access-Control-Allow-Headers 'Range';
        
        # 目錄
        root /var/www/hls;
        
        # 啟用 Range 請求
        add_header Accept-Ranges bytes;
    }
}

Apache 設定

<IfModule mod_mime.c>
    AddType application/vnd.apple.mpegurl .m3u8
    AddType video/mp2t .ts
</IfModule>

<IfModule mod_headers.c>
    <Location /hls>
        Header set Access-Control-Allow-Origin "*"
        Header set Access-Control-Allow-Headers "Range"
    </Location>
</IfModule>

HTML 播放器

Safari 原生播放

<video controls>
  <source src="https://example.com/hls/output.m3u8" type="application/vnd.apple.mpegurl">
</video>

Safari 原生支援 HLS，直接用 <video> 標籤。

其他瀏覽器用 hls.js

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/hls.js@latest"></script>
<video id="video" controls></video>
<script>
  const video = document.getElementById('video');
  const url = 'https://example.com/hls/output.m3u8';
  
  if (Hls.isSupported()) {
    const hls = new Hls();
    hls.loadSource(url);
    hls.attachMedia(video);
  } else if (video.canPlayType('application/vnd.apple.mpegurl')) {
    video.src = url;
  }
</script>

詳見 瀏覽器影片播放原理。

進階設定

1. 片段長度最佳化

# 6 秒片段（一般 VOD）
-hls_time 6

# 2 秒片段（低延遲直播）
-hls_time 2

# 用關鍵幀對齊片段
-hls_time 6 -force_key_frames "expr:gte(t,n_forced*6)"

2. 直播串流

# 直播模式（持續更新 M3U8）
ffmpeg -i input.mp4 \
  -c:v libx264 -c:a aac \
  -f hls \
  -hls_time 2 \
  -hls_list_size 5 \
  -hls_flags delete_segments \
  -hls_segment_filename "live_%03d.ts" \
  output.m3u8

• -hls_list_size 5：M3U8 只保留最近 5 個片段
• -hls_flags delete_segments：自動刪除舊片段

3. SegmentTimeline 精確控制

ffmpeg -i input.mp4 \
  -c:v libx264 -c:a aac \
  -f hls \
  -hls_time 6 \
  -hls_playlist_type vod \
  -hls_flags independent_segments \
  -hls_segment_type mpegts \
  -hls_segment_filename "segment_%03d.ts" \
  output.m3u8

詳見 H.264 vs H.265 vs AV1 編碼器比較。

常見問題

1. Safari 播放不了

原因： HEVC 編碼或音訊不相容

解決方案： 用 H.264 視訊和 AAC 音訊

2. 跨網域播放失敗

原因： CORS 設定問題

解決方案： 確認伺服器 CORS 設定

3. 片段下載失敗

原因： URL 路徑錯誤

解決方案： 確認 M3U8 中的片段 URL

4. 加密播放失敗

原因： 密鑰 URL 不可存取

解決方案： 確認密鑰 URL 可存取，CORS 設定正確

總結

MP4 轉 M3U8 的核心：

• 基本切片： ffmpeg -i input.mp4 -c copy -f hls -hls_time 6 output.m3u8
• 無重新編碼： 用 -c copy
• 加密： AES-128（-hls_key_info_file）
• 多解析度： 主播放清單 + 子播放清單
• Web 伺服器： 設定 MIME 類型和 CORS

快速參考：

• 基本切片： ffmpeg -i input.mp4 -c copy -f hls -hls_time 6 -hls_segment_filename "seg_%03d.ts" out.m3u8
• 加密： -hls_key_info_file key_info
• 多解析度： -var_stream_map + -master_pl_name
• 直播： -hls_list_size + -hls_flags delete_segments

參考資料

• HTTP Live Streaming — Wikipedia
• HLS 規範 — RFC 8216
• FFmpeg HLS 文件
• Apple HLS 開發指南