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[Python] mp4ファイルを再生する方法(OpenCV/Tkinter)

2025-01-18更新日: 2025-01-18

PythonでMP4ファイルを再生するには、OpenCVとTkinterを組み合わせてGUI上で動画を表示することが可能です。

OpenCVは動画の読み込みとフレームごとの処理を行い、TkinterはGUIウィンドウを提供します。

OpenCVのcv2.VideoCapture()を使ってMP4ファイルを読み込み、cv2.imshow()でフレームを表示します。

TkinterのCanvasウィジェットを使って、OpenCVのフレームをTkinterウィンドウに描画することもできます。

目次から探す

OpenCVとTkinterを使ったMP4ファイル再生の概要
OpenCVを使ったMP4ファイルの読み込み
Tkinterを使ったGUIの作成
OpenCVとTkinterの連携
MP4ファイル再生の応用例
まとめ

OpenCVとTkinterを使ったMP4ファイル再生の概要

OpenCVとは

OpenCV(Open Source Computer Vision Library)は、コンピュータビジョンや画像処理のためのオープンソースライブラリです。

C++で書かれていますが、Pythonを含む多くのプログラミング言語に対応しています。

画像や動画の解析、物体認識、顔認識など、さまざまな機能を提供しており、特にリアルタイム処理に強みがあります。

Tkinterとは

Tkinterは、Pythonに標準で搭載されているGUI(グラフィカルユーザーインターフェース)ライブラリです。

簡単にウィンドウやボタン、ラベルなどのウィジェットを作成でき、Pythonプログラムに視覚的な要素を追加するのに適しています。

Tkinterを使うことで、ユーザーが操作しやすいアプリケーションを構築できます。

OpenCVとTkinterの組み合わせの利点

OpenCVとTkinterを組み合わせることで、以下のような利点があります。

利点	説明
リアルタイム処理	OpenCVの高速な画像処理機能を活用できる。
ユーザーインターフェース	Tkinterを使って直感的な操作が可能なGUIを作成できる。
簡単な実装	Pythonのシンプルな文法で、複雑な処理を簡単に実装できる。

MP4ファイル再生の基本的な流れ

MP4ファイルを再生するための基本的な流れは以下の通りです。

OpenCVを使ってMP4ファイルを読み込む。
読み込んだ動画のフレームを1つずつ取得する。
Tkinterを使ってGUIを作成し、フレームを表示する。
ユーザーの操作に応じて再生、停止、終了などの制御を行う。

この流れを理解することで、MP4ファイルの再生を実現するための基礎が築けます。

OpenCVを使ったMP4ファイルの読み込み

cv2.VideoCapture()の使い方

cv2.VideoCapture()は、OpenCVで動画ファイルを読み込むための関数です。

この関数を使うことで、指定したMP4ファイルを開き、フレームを取得する準備が整います。

以下は、cv2.VideoCapture()の基本的な使い方の例です。

import cv2
# 動画ファイルのパスを指定
video_path = 'sample.mp4'
# VideoCaptureオブジェクトを作成
cap = cv2.VideoCapture(video_path)
# 動画が正常にオープンできたか確認
if not cap.isOpened():
    print("動画ファイルを開けませんでした。")

このコードを実行すると、指定したMP4ファイルが正常にオープンできたかどうかが確認できます。

フレームごとの処理

動画ファイルを読み込んだ後は、フレームごとに処理を行う必要があります。

cap.read()メソッドを使用して、次のフレームを取得し、処理を行います。

以下は、フレームごとの処理の例です。

import cv2
video_path = 'sample.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_path)
while True:
    # フレームを取得
    ret, frame = cap.read()
    
    # フレームが取得できなかった場合、ループを終了
    if not ret:
        break
    
    # フレームに対する処理をここに記述
    # 例: グレースケールに変換
    gray_frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# リソースを解放
cap.release()

このコードでは、動画の各フレームを取得し、グレースケールに変換しています。

cv2.imshow()でのフレーム表示

取得したフレームを表示するには、cv2.imshow()関数を使用します。

この関数を使うことで、ウィンドウにフレームを表示できます。

以下は、フレームを表示する例です。

import cv2
video_path = 'sample.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_path)
while True:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        break
    
    # フレームを表示
    cv2.imshow('Video Frame', frame)
    
    # 'q'キーが押されたらループを終了
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
# リソースを解放
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

このコードでは、動画の各フレームを表示し、’q’キーが押されると再生を終了します。

動画の再生制御(再生、停止、終了)

動画の再生を制御するためには、ユーザーの入力を受け付ける必要があります。

cv2.waitKey()を使って、特定のキーが押されたときに再生を停止したり、終了したりすることができます。

以下は、再生、停止、終了の制御を行う例です。

import cv2
video_path = 'sample.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(video_path)
playing = True
while True:
    if playing:
        ret, frame = cap.read()
        if not ret:
            break
        cv2.imshow('Video Frame', frame)
    key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    
    # 'p'キーで再生/停止を切り替え
    if key == ord('p'):
        playing = not playing
    
    # 'q'キーで終了
    if key == ord('q'):
        break
# リソースを解放
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

このコードでは、’p’キーを押すことで再生と停止を切り替え、’q’キーでプログラムを終了します。

これにより、ユーザーが動画の再生を自由に制御できるようになります。

Tkinterを使ったGUIの作成

Tkinterの基本的なウィンドウ作成

Tkinterを使って基本的なウィンドウを作成するには、Tk()クラスを使用します。

以下は、シンプルなウィンドウを作成する例です。

import tkinter as tk
# Tkinterのウィンドウを作成
root = tk.Tk()
root.title("MP4ファイル再生")
# ウィンドウのサイズを設定
root.geometry("800x600")
# ウィンドウを表示
root.mainloop()

このコードを実行すると、タイトルが「MP4ファイル再生」のウィンドウが表示されます。

ウィンドウのサイズは800×600ピクセルに設定されています。

Canvasウィジェットの使い方

Canvasウィジェットは、図形や画像を描画するための領域を提供します。

OpenCVのフレームを表示するために、Canvasを使用します。

以下は、Canvasウィジェットを作成する例です。

import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("MP4ファイル再生")
root.geometry("800x600")
# Canvasウィジェットを作成
canvas = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas.pack()
root.mainloop()

このコードでは、800×600ピクセルのCanvasを作成し、ウィンドウに追加しています。

OpenCVのフレームをTkinterに表示する方法

OpenCVで取得したフレームをTkinterのCanvasに表示するには、OpenCVの画像をPIL(Python Imaging Library)形式に変換する必要があります。

以下は、その方法の例です。

import cv2
import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        # OpenCVのBGR形式をRGB形式に変換
        frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        # NumPy配列をPIL画像に変換
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        # Canvasに画像を表示
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk  # 参照を保持するために必要
    root.after(10, update_frame)  # 10ミリ秒後に再度フレームを更新
# Tkinterのウィンドウを作成
root = tk.Tk()
root.title("MP4ファイル再生")
root.geometry("800x600")
# Canvasウィジェットを作成
canvas = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas.pack()
# 動画ファイルを開く
cap = cv2.VideoCapture('sample.mp4')
# フレームを更新する関数を呼び出す
update_frame()
root.mainloop()

このコードでは、OpenCVで取得したフレームをTkinterのCanvasに表示しています。

update_frame()関数が定期的に呼び出され、フレームが更新されます。

ボタンやスライダーを使った再生制御

Tkinterを使って再生制御のためのボタンやスライダーを追加することができます。

以下は、再生と停止を制御するボタンを追加する例です。

import cv2
import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
def update_frame():
    if playing:
        ret, frame = cap.read()
        if ret:
            frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
            img = Image.fromarray(frame)
            img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
            canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
            canvas.img_tk = img_tk
        else:
            cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, 0)  # 動画の最初に戻る
    root.after(10, update_frame)
def toggle_play():
    global playing
    playing = not playing
# Tkinterのウィンドウを作成
root = tk.Tk()
root.title("MP4ファイル再生")
root.geometry("800x600")
# Canvasウィジェットを作成
canvas = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas.pack()
# 動画ファイルを開く
cap = cv2.VideoCapture('sample.mp4')
playing = True
# 再生/停止ボタンを作成
play_button = tk.Button(root, text="再生/停止", command=toggle_play)
play_button.pack()
# フレームを更新する関数を呼び出す
update_frame()
root.mainloop()

このコードでは、「再生/停止」ボタンを追加し、ボタンをクリックすることで動画の再生と停止を切り替えられるようにしています。

toggle_play()関数がボタンのクリックイベントに対応しています。

OpenCVとTkinterの連携

OpenCVのフレームをTkinterのCanvasに描画する方法

OpenCVで取得したフレームをTkinterのCanvasに描画するためには、OpenCVの画像をPIL形式に変換し、Canvasに表示する必要があります。

以下は、OpenCVのフレームをCanvasに描画する方法の例です。

import cv2
import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        # BGRからRGBに変換
        frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        # Canvasに画像を描画
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk  # 参照を保持
    root.after(10, update_frame)
# Tkinterのウィンドウを作成
root = tk.Tk()
root.title("MP4ファイル再生")
root.geometry("800x600")
# Canvasウィジェットを作成
canvas = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas.pack()
# 動画ファイルを開く
cap = cv2.VideoCapture('sample.mp4')
# フレームを更新する関数を呼び出す
update_frame()
root.mainloop()

このコードでは、OpenCVで取得したフレームをTkinterのCanvasに描画しています。

update_frame()関数が定期的に呼び出され、フレームが更新されます。

TkinterのイベントループとOpenCVのフレーム更新の同期

TkinterのイベントループとOpenCVのフレーム更新を同期させるためには、after()メソッドを使用します。

このメソッドを使うことで、指定した時間間隔でフレームを更新することができます。

以下は、イベントループとフレーム更新を同期させる例です。

def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk
    root.after(30, update_frame)  # 30ミリ秒ごとにフレームを更新

このコードでは、30ミリ秒ごとにupdate_frame()関数が呼び出され、フレームが更新されます。

これにより、スムーズな動画再生が実現できます。

再生速度の調整

再生速度を調整するには、after()メソッドの引数を変更することで、フレーム更新の間隔を調整できます。

例えば、フレーム更新の間隔を50ミリ秒に設定すると、再生速度が遅くなります。

root.after(50, update_frame)  # 50ミリ秒ごとにフレームを更新

このように、after()メソッドの引数を変更することで、再生速度を簡単に調整できます。

フレームのリサイズとアスペクト比の維持

動画のフレームをリサイズする際に、アスペクト比を維持することが重要です。

OpenCVでフレームをリサイズするには、cv2.resize()関数を使用します。

以下は、アスペクト比を維持しながらフレームをリサイズする方法の例です。

def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        # アスペクト比を維持してリサイズ
        height, width = frame.shape[:2]
        new_width = 800
        new_height = int((new_width / width) * height)
        frame = cv2.resize(frame, (new_width, new_height))
        
        frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk
    root.after(30, update_frame)

このコードでは、フレームの幅を800ピクセルに設定し、高さをアスペクト比に基づいて計算しています。

これにより、動画の歪みを防ぎつつ、適切なサイズで表示することができます。

MP4ファイル再生の応用例

再生中のフレームにフィルターを適用する

OpenCVを使用すると、再生中のフレームにさまざまなフィルターを適用することができます。

例えば、グレースケールフィルターやぼかしフィルターを適用することが可能です。

以下は、グレースケールフィルターを適用する例です。

def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        # グレースケールに変換
        gray_frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        img = Image.fromarray(gray_frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk
    root.after(30, update_frame)

このコードでは、各フレームをグレースケールに変換して表示しています。

フィルターを変更することで、さまざまな効果を楽しむことができます。

再生中のフレームを保存する

再生中のフレームを保存するには、OpenCVのcv2.imwrite()関数を使用します。

特定のキーが押されたときにフレームを保存するように設定できます。

以下は、’s’キーを押すとフレームを保存する例です。

def save_frame(frame):
    cv2.imwrite('saved_frame.png', frame)
def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk
        # 's'キーでフレームを保存
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('s'):
            save_frame(frame)
    root.after(30, update_frame)

このコードでは、’s’キーを押すことで現在のフレームをsaved_frame.pngとして保存します。

再生中のフレームにテキストや図形を描画する

OpenCVを使用して、再生中のフレームにテキストや図形を描画することも可能です。

以下は、フレームにテキストを描画する例です。

def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        # フレームにテキストを描画
        cv2.putText(frame, 'Hello, OpenCV!', (50, 50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 0, 0), 2)
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk
    root.after(30, update_frame)

このコードでは、フレームの左上に Hello, OpenCV! というテキストを描画しています。

図形を描画する場合は、cv2.rectangle()やcv2.circle()などの関数を使用できます。

複数の動画を同時に再生する

複数の動画を同時に再生するには、それぞれの動画に対してVideoCaptureオブジェクトを作成し、各フレームを別々のCanvasに表示する必要があります。

以下は、2つの動画を同時に再生する例です。

cap1 = cv2.VideoCapture('video1.mp4')
cap2 = cv2.VideoCapture('video2.mp4')
def update_frames():
    ret1, frame1 = cap1.read()
    ret2, frame2 = cap2.read()
    
    if ret1:
        img1 = Image.fromarray(frame1)
        img_tk1 = ImageTk.PhotoImage(image=img1)
        canvas1.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk1)
        canvas1.img_tk = img_tk1
    if ret2:
        img2 = Image.fromarray(frame2)
        img_tk2 = ImageTk.PhotoImage(image=img2)
        canvas2.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk2)
        canvas2.img_tk = img_tk2
    root.after(30, update_frames)
# Tkinterのウィンドウを作成
root = tk.Tk()
root.title("複数動画再生")
root.geometry("1600x600")
# 2つのCanvasを作成
canvas1 = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas1.pack(side=tk.LEFT)
canvas2 = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas2.pack(side=tk.RIGHT)
update_frames()
root.mainloop()

このコードでは、2つの動画をそれぞれのCanvasに表示しています。

update_frames()関数が両方の動画のフレームを更新します。

キーボードやマウス操作での再生制御

キーボードやマウス操作を使って再生を制御することも可能です。

以下は、キーボードの矢印キーで再生を制御する例です。

def update_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        img = Image.fromarray(frame)
        img_tk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        
        canvas.create_image(0, 0, anchor=tk.NW, image=img_tk)
        canvas.img_tk = img_tk
    key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if key == ord('p'):  # 'p'キーで再生/停止
        global playing
        playing = not playing
    elif key == 81:  # 左矢印キー
        cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, max(0, cap.get(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES) - 1))
    elif key == 83:  # 右矢印キー
        cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, cap.get(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES) + 1)
    if playing:
        root.after(30, update_frame)
# Tkinterのウィンドウを作成
root = tk.Tk()
root.title("再生制御")
root.geometry("800x600")
# Canvasウィジェットを作成
canvas = tk.Canvas(root, width=800, height=600)
canvas.pack()
# 動画ファイルを開く
cap = cv2.VideoCapture('sample.mp4')
playing = True
update_frame()
root.mainloop()