Matplotlibで軸上の1単位の長さ（ピクセル数）を取得する方法

Matplotlibでは、transData変換を使うことで、データ座標系における1単位が実際に何ピクセルに相当するのかを簡単に計算できます。この記事では、その具体的な手順をサンプルコードとともに分かりやすく解説します。

取得までの手順

• 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。
• NumPyを使って x と y のデータ点を作成します。
• figure() メソッドで新しい図を作成、または既存の図をアクティブ化します。
• add_subplot() メソッドで、サブプロット配置の一部として Axes オブジェクトを図に追加します。
• plot() メソッドで x と y のデータ点をプロットします。
• 1単位あたりの長さを取得するために、transData 変換を使用します。
• 水平方向と垂直方向の長さをコンソールに出力します。
• show() メソッドで図を表示します。

サンプルコード

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

x = np.arange(0, 10, 0.005)
y = np.exp(-x / 2.) * np.sin(2 * np.pi * x)

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111)
ax.plot(x, y)

xy = ax.transData.transform([(0, 1), (1, 0)]) \
     - ax.transData.transform((0, 0))

print("Vertical length:", xy[0][1])
print("Horizontal length: ", xy[1][0])

plt.show()

実行結果

このコードを実行すると、減衰しながら振動する正弦波のグラフが表示され、同時にコンソールには以下のような出力が得られます。

Vertical length: 269.5
Horizontal length: 581.25

コードのポイント解説

ここで重要なのは ax.transData.transform() の部分です。このメソッドは、データ座標を表示座標（ピクセル単位）へ変換します。例えば、点 (0, 1) と原点 (0, 0) をそれぞれ変換して差分を取ることで、y方向の1単位が約269.5ピクセルであることが分かります。同様に、点 (1, 0) と原点の差分から、x方向の1単位が約581.25ピクセルであることが求められます。

なお、これらの値は図のサイズやDPIの設定によって変化することに注意してください。図のサイズを変更すれば、1単位あたりのピクセル数もそれに応じて変わります。この手法は、注釈の配置やカスタムスケールバーの描画など、画面上の実際の距離が必要になる場面で特に役立ちます。