PythonのプログラムでGIFアニメーションを作ろう

SNSで見かけるパラパラ漫画を作りたいなー。なになに、えーっと調べてみると「GIFアニメーション」というみたいだ！

私

博士蛙

ほほう。GIFアニメーションを作るのですね。GIFアニメーションを作るには、色々と方法がありますが、Pythonでのプログラミングで簡単につくれますよ。

えっ、専用のソフトやアプリは必要ではないのですか？？

私

博士蛙

はい。Pythonから利用可能ないくつかの「ライブラリ」を使用することで、かんたんなプログラミングでGIFアニメーションが作成可能です。さっそく、GIFアニメーションをつくるプログラミングについて紹介します。

今回の記事では，Pythonのプログラムで簡単なアニメーションを作る方法について書きます．

といっても，動画ファイルを作成するのではなく，複数の画像ファイルを合体させて，下記のようなGIFアニメーションを作成します．

プログラムは，2種類紹介します．

1つ目は，グラフの作成などに用いる「matplotlib」というライブラリを使う方法です．

2つ目は，Pythonで動画編集を行える「MoviePy」というライブラリを使う方法です．

この2つの方法を比較すると，1つ目の「matplotlib」を使った場合の方が，短い時間でアニメーションを作成できます．
一方，「MoviePy」を使った場合の方が，簡単にプログラムを書くことができます．

では，早速中身に入りましょう

1. matplotlibを使ってGIFアニメを作成

まず，アニメーションの元になる画像を数枚用意します．

紙にペンで簡単なイラストを数枚描いても良いですし，iPadを使ってイラストを作っても良いです．

今回は，鳥??が羽ばたいている様子を数枚のイラストで用意しました．

Pythonのプログラムとアニメーションの元になる画像ファイルのディレクトリ構成は，下記のようになります．

./

├── main.py

└── img

    ├── 1.png

    ├── 2.png

    ├── 3.png

    ├── 4.png

    ├── 5.png

    ├── 6.png

    ├── 7.png

    ├── 8.png

    └── 9.png

アニメーションの元になる画像は，「img」というフォルダに保存します．

作成したPythonのプログラムは，下記のようになります．(動作確認をした環境は，macOS 10.15.7とWindow 10です．)

from PIL import Image

import glob

from natsort import natsorted

import matplotlib.pyplot as plt

import matplotlib.animation as animation

import datetime

# name of image file folder

folderName = "./img"

# create list of image files name

picList_0 = glob.glob(folderName + "/*.png")

picList = natsorted(picList_0)

#create of fig object

fig = plt.figure()

# delete axis

plt.axis("off")

# create empty list

ims = []

# create list of graph data

for i in range(len(picList)):

tmp = Image.open(picList[i])

ims.append([plt.imshow(tmp)])

# create animation data

ani = animation.ArtistAnimation(fig, ims, interval=100)

# save

now = datetime.datetime.now()

save_filename = "./img/" + now.strftime('%Y%m%d_%H%M%S') + ".gif"

ani.save(save_filename)

まず，画像ファイルが保存されているフォルダ名をfolderNameに格納します．

次に，folderNameに保存している画像ファイルのファイル名の一覧をpicList_0に格納します．
ここでは，「glob」というライブラリを使用して，ファイル名の一覧を取得します．
「glob」は，標準ライブラリなので，pipコマンドでインストールしなくても使用できます．

さらに，取得したファイル名の一覧を自然順に並べ直します．
自然順に並べ直したリストは，picListに格納します．
ここでは，「natsort」というライブラリを使用します．
「natsort」を使うには，ターミナルで下記のコマンドを実行して，ライブラリをインストールします．

「pip3 install natsort」

PNG画像を読み込んでアニメーションを作っているのは，「ani = animation.ArtistAnimation(fig, ims, interval=100)」の部分です．
引数は，figオブジェクトと，imsというリストです．

imsの中には，picListに格納したファイル名のPNG画像を全て保存したものです．
forループで，ファイル数分の処理を繰り返します．
Image.open()で，引数に与えたファイル名の画像を読み込みます．
plt.imshow()で，引数に与えた画像データをmatplotlibで扱えるよになります．

「animation.ArtistAnimation()」の一番最後の引数の「interval」では，アニメーションにおいて画像と次の画像の切り替えの時間(ミリ秒)を指定します．

作成したアニメーションのデータを保存するには，「ani.save()」で行います．
引数にはファイル名を与えます．
ここでは，プログラムを実行した時刻を「now.strftime('%Y%m%d_%H%M%S')」によって付けます．

作成したアニメーションは「.gif」という拡張子で保存します．
この形式のファイルのことをGIFファイルと呼びます．

実際に作成したアニメーションを，下記に示します．

2. MoviePyを使ってGIFアニメを作成

次に，「MoviePy」というライブラリを使ってアニメーションを作成します．

「glob」を使って画像のファイル名の一覧を取得して，「natsort」によって自然順に一覧を並び替えるまでは全く同じです．

「MoviePy」を使うには，ターミナルで下記のコマンドを実行します．

「pip3 install moviepy」

作成したプログラムは，下記の通りです．

from moviepy.editor import ImageSequenceClip

import glob

from natsort import natsorted

import datetime

# name of image file folder

folderName = "./img"

# create list of image files name

picList_0 = glob.glob(folderName + "/*.png")

picList = natsorted(picList_0)

# create animation data

clip = ImageSequenceClip(picList,fps=100)

# save

now = datetime.datetime.now()

save_filename = "./img/" + now.strftime('%Y%m%d_%H%M%S') + ".gif"

clip.write_gif(save_filename)

clip.close()

アニメーションのデータを作成している部分は，「clip = ImageSequenceClip(pickList,fps=100)」です．
引数として，画像ファイル名のリストである「pickList」と画像の切り替え時間を指定する「fps」です．

「ims」は，先程の「matplotlib」を使った場合と異なり，ここでは，ファイル名のリストさえ用意すれば良いです．

また，ファイルの保存には，「clip.write_gif(save_filename)」と記述します．

「matplotlib」を使ってプログラムを書いた場合と比べて，とても簡単に書けました．

3. 実行時間の比較

「matplotlib」と「MoviePy」を使って記述した2つのプログラムを実行して，実行時間を比較してみます．

実行時間の比較には，「time」というライブラリを使います．
ここでは，プログラム実行直後と終了直前の時間を記録して，これらの差分を「実行時間」とします．

import time

s_time = time.time()

# 実行時間を計測したい処理

e_time = time.time() - s_time

print(f'実行時間は，{e_time}秒')

それぞれのプログラムに対して，2回計測しました．

「matplotlib」を使ったプログラムの実行時間

• 1回目：3.018721103668213 秒
• 2回目：3.0852649211883545 秒

「MoviePy」を使ったプログラムの実行時間

• 1回目：5.767834901809692 秒
• 2回目：5.362166166305542 秒

　2秒から2.5秒程度の差があることが確認できました．

今回の記事の内容は，以上となります．

ご不明な点や質問などありましたら，コメント欄やお問い合わせフォームからよろしくお願いします．

最後まで読んでいただき，ありがとうございました．