MatplotlibのアニメーションをPillowWriterでGIFファイルとして保存する方法

Pythonの可視化ライブラリMatplotlibでは、FuncAnimationを使って作成したアニメーションを、PillowWriterクラスを利用することで簡単にアニメーションGIFファイルとして保存できます。この記事では、正弦波（サインカーブ）が動くアニメーションを例に、GIFファイルを作成する手順を解説します。

GIFファイル作成の手順

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。
• plt.figure()で新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
• 現在の図に軸（axes）を追加し、描画範囲（x軸・y軸のリミット）を指定します。
• 空のリストを渡して線をプロットします（初期状態は何も表示されません）。
• 初期化関数init()でも空のデータをセットし、アニメーションの開始状態を定義します。
• アニメーション関数animate()内でサインカーブの値をフレームごとに更新し、線オブジェクトを返します。
• PillowWriter()クラスを使ってムービーライターのインスタンスを取得します。
• ani.save()メソッドで.gifファイルとして保存します。

コード例

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import animation

# 図のサイズとレイアウトの自動調整を設定
plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig = plt.figure()
ax = plt.axes(xlim=(0, 2), ylim=(-2, 2))
line, = ax.plot([], [], lw=2)

def init():
    # 線の初期化（空データをセット）
    line.set_data([], [])
    return line,

def animate(i):
    # フレーム番号iに応じてサインカーブを更新
    x = np.linspace(0, 2, 1000)
    y = np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))
    line.set_data(x, y)
    return line,

# アニメーションオブジェクトを生成
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,
                              frames=200, interval=20, blit=True)

# PillowWriterでFPSを25に設定してGIFとして保存
writer = animation.PillowWriter(fps=25)
ani.save("sine.gif", writer=writer)

コードのポイント

FuncAnimationの主な引数は以下の通りです。

• frames: アニメーションの総フレーム数（ここでは200フレーム）。
• interval: フレーム間の更新間隔（ミリ秒単位。ここでは20ミリ秒）。
• blit: Trueにすると変化した部分だけを再描画し、パフォーマンスが向上します。

また、PillowWriter(fps=25)のfps引数で、保存されるGIFの1秒あたりのフレーム数を指定できます。値を大きくすると滑らかな動きになりますが、ファイルサイズも大きくなる点に注意してください。

スクリプトを実行すると、カレントディレクトリにsine.gifという名前で、左右に移動するサイン波のアニメーションGIFが生成されます。ブラウザや画像ビューアで開けば、動くグラフを確認できます。