使用ffmpeg把mp4與m3u8相互轉換的操作

FFmpeg 是一套可以用來記錄、轉換數字音頻、視頻，並能將其轉化為流的開源電腦程式。它提供了錄製、轉換以及流化音視頻的完整解決方案。

官方下載網站 http://www.ffmpeg.org/download.html，下載解壓縮後請配置環境。

一、MP4 轉 M3U8

M3U8 是 Unicode 版本的 M3U，用 UTF-8 編碼。”M3U” 和 “M3U8” 文件都是蘋果公司使用的 HTTP Live Streaming（HLS） 協議格式的基礎，這種協議格式可以在 iPhone 和 Macbook 等設備播放。

簡單來說，m3u8是一個視頻格式，就是將一個視頻分成很多的小部分，這樣方便視頻的載入。

1、操作簡單，但效率低

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -c:a aac -strict -2 -f hls -hls_list_size 2 -hls_time 15 output.m3u8

生成的效果是：

將 input.mp4 視頻文件每 15 秒生成一個 ts 文件，最後生成一個 m3u8 文件，m3u8 文件是 ts 的索引文件。

我們直接用 VLC media player 等播放軟體是可以直接打開 m3u8 文件，像播放 mp4 一樣。

預設的每片長度為 2 秒，m3u8 文件中預設只保存最新的 5 條片的信息，導致最後播放的時候只能播最後的一小部分（直播的時候特別註意）。
-hls_time n 設置每片的長度，預設值為 2，單位為秒。
-hls_list_size n 設置播放列表保存的最多條目，設置為 0 會保存有所片信息，預設值為5。
-hls_wrap n 設置多少片之後開始覆蓋，如果設置為0則不會覆蓋，預設值為0。這個選項能夠避免在磁碟上存儲過多的 片，而且能夠限制寫入磁碟的最多的片的數量。
-hls_start_number n 設置播放列表中 sequence number 的值為 number，預設值為 0。
註意：播放列表的 sequence number 對每個 segment 來說都必須是唯一的，而且它不能和片的文件名（當使用 wrap 選項時，文件名有可能會重覆使用）混淆。

更多參數請看文檔：ffmpeg.org/ffmpeg.html#Video-Options

2、效率優化版，提升效率

TS 文件是一種媒體的擴展名，它是日本高清攝像機拍攝下進行的封裝格式。MPEG2-TS（Transport Stream“傳輸流”；又稱TS、TP、MPEG-TS 或 M2T）是用於音效、圖像與數據的通信協定，最早應用於DVD的實時傳送節目。MPEG2-TS格式的特點就是要求從視頻流的任一片段開始都是可以獨立解碼的。

# 1.視頻整體轉碼ts
ffmpeg -y -i music.mp4  -vcodec copy -acodec copy -vbsf h264_mp4toannexb out\music.ts
# 2. ts 文件切片
ffmpeg -i music.ts -c copy -map 0 -f segment -segment_list out\music.m3u8 -segment_time 10 out\15s_%3d.ts

3、hls_time 切片時間不准確的問題

播放 m3u8 的 ts 切片，必須要完整的下載一個 ts 切片，才能夠播放，設置hls_time 的時間間隔越短越好（ 根據實際情況來 ），實際過程中設置切片時間間隔為 2 秒，調用如下指令：

ffmpeg -i test.mp4 -c:v libx264 -c:a aac -strict -2 -f hls -hls_time 2 index.m3u8

但沒有按照參數輸入，進行切片。

原因：

ts 文件的切割，還跟原文件視頻的 GOP 大小有關係（也就是兩個 I 幀之間的時間間隔），因為任何一個 ts 分片第一幀必須是I幀，否則無法最快播放，並且第一幀不是 I 幀，對於播放器也是沒有任何的意義，直接被播放器扔掉。任何一個視頻流必須在獲取到第一個I幀才能成功解碼出圖片。雖然指定了 1 秒切割一個 ts 文件，實際上，由於原視頻流可能好幾秒才有一個 I 幀，所以必須等到下一個 I 幀，才會重新開始切片。

解決：

既然知道要1秒產生一個ts分片，那就必須產生切片的過程中，強制一秒中產生一個關鍵幀。

設置關鍵幀間隔，設置間隔為 2 秒的參數如下：-force_key_frames "expr:gte(t,n_forced*2)“

完整指令如：

ffmpeg -i test.mp4 -force_key_frames "expr:gte(t,n_forced*2)" -strict -2 -c:a aac -c:v libx264 -hls_time 2 -f hls index.m3u8

4、m3u8 格式解析

完整的 m3u8 文件有三部分：

• index.m3u8，保存視頻的基本信息和分段文件順序；
• key，如果視頻加密，保存密鑰；
• data文件，其他都是視頻的數據文件。

具體內容解析：

• #EXTM3U，是文件開始
• #EXT-X-VERSION，標識HLS的協議版本號；
• #EXT-X-TARGETDURATION，表示每個視頻分段最大的時長（單位秒）；
• #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE，表示播放列表第一個 URL 片段文件的序列號；
• #EXT-X-PLAYLIST-TYPE，表明流媒體類型；
• #EXT-X-KEY，加密方式，這裡加密方式為AES-128，同時指定IV，在解密時需要；
• #EXTINF，表示其後 URL 指定的媒體片段時長（單位為秒）。

二、播放演示

HLS 的工作原理是把整個流分成一個個小的基於 HTTP 的文件來下載，每次只下載一些。

當媒體流正在播放時，客戶端可以選擇從許多不同的備用源中以不同的速率下載同樣的資源，允許流媒體會話適應不同的數據速率。

在開始一個流媒體會話時，客戶端會下載一個包含元數據的 extended M3U (m3u8) playlist文件，用於尋找可用的媒體流。

HLS 只請求基本的 HTTP 報文，與實時傳輸協議（RTP）不同，HLS 可以穿過任何允許 HTTP 數據通過的防火牆或者代理伺服器。

它也很容易使用內容分髮網絡來傳輸媒體流。

video.js 播放 hls 示例

https://xushanxiang.com/demo/ffmpeg/video_hls.html

hls.js 播放示例

https://xushanxiang.com/demo/ffmpeg/hls_js.html

三、m3u8(ts) 合併為 MP4

遠程文件

ffmpeg -i “https://xushanxiang.com/demo/ffmpeg/hls265/output.m3u8” -vcodec copy -acodec copy -absf aac_adtstoasc output.mp4

本地文件

而通過 ffmpeg 命令如下：

直接轉：
ffmpeg -i new.ts -c copy -map 0:v -map 0:a output.mp4

指定音頻流（一般用這個）：
ffmpeg -i new.ts -c copy -map 0:v -map 0:a -bsf:a aac_adtstoasc output.mp4

重編碼視頻：
ffmpeg -y -i new.ts -c:v libx264 -c:a copy -bsf:a aac_adtstoasc output.mp4

php實現代碼

$url = 'https://******.m3u8?Expires=1585381145&OSSAccessKeyId=******&Signature=******';

$ts_content = file_get_contents($url);
$ts_content = explode(',', $ts_content);
$ts_file = array();

foreach ($ts_content as $key => $value) {
    if($key == 0) continue;
    $value = trim($value);
    $ts_file[] = substr($value, 0, strpos($value, '.ts') + 3);
}

$url_prefix = substr($url, 0, strpos($url, '.m3u8'));
$url_prefix = substr($url, 0, strrpos($url, '/') + 1);
$file_content = '';

foreach ($ts_file as $key => $value) {
    $file_content .= file_get_contents($url_prefix . $value);
}

file_put_contents('tmp_out.ts', $file_content);

// FFMPEG_PATH 是你自己解壓ffmpeg的bin路徑，例如我的是F:/ffmpeg/bin/
exec(FFMPEG_PATH . "ffmpeg -i tmp_out.ts tmp_out.mp4");

Python實現代碼

 目錄結構
./
  |-- m3u8.py
  |-- result
  |-- 文件1
    |-- key
    |-- index.m3u8
    |-- data...
  |-- 文件2
    |-- ... 

import os
import sys
import time
from Crypto.Cipher import AES

def fileList(findex):
    rpath = os.path.dirname(os.path.realpath(findex))
    name = rpath.split("\\")[-1]
    fi = open(findex, 'r')
    flag = False
    IV = None
    tl = []
    for line in fi.readlines():
        if line.startswith("#EXT-X-KEY"):
            # 如果存在 IV 則提取；
            if line.split(",")[-1].startswith("IV="):
                IV = line.split(",")[-1][5:]
                IV = bytes.fromhex(IV)
        if line.startswith("#EXTINF"):
            flag = not flag
            continue
        if flag:
            tmp = line.strip().split("/")[-1]
            tmp = os.path.join(rpath, tmp)
            tl.append(tmp)
            flag = not flag
    fi.close()
    fk = open(os.path.join(rpath, "key"), 'rb')
    key = fk.read()
    fk.close()
    return name, tl, key, IV

def aes_decode(data, key, IV):
    # 如果沒有指定 IV 值，則直接使用 key 值
    if not IV:
        IV = key
    cryptor = AES.new(key, AES.MODE_CBC, IV)
    plain_text = cryptor.decrypt(data)
    return plain_text

def main():
    fp = os.listdir()
    used = [s[:-4] for s in os.listdir("./result/")]
    for ind in fp:
        if not ind.isdigit():
            continue
        if ind in used:
            continue
        try: 
            name, fl, key, IV = fileList(os.path.join(ind, "index.m3u8"))
        except:
            print("-"*30)
            print("[-] Errot! file: ", ind)
            print("-"*30)
            continue
        print("[*] Begin process file: ", name)
        start = time.time()
        f = open(os.path.join("./result/", name+".mp4"), 'ab')
        for i in fl:
            with open(i, 'rb') as inf:
                data = inf.read()
                f.write(aes_decode(data, key, IV))
        f.close()
        print("[+] Sucessfully! Cost time: ", time.time()-start)

main()