動画フレーム抽出

1. アプリ概要

動画の中から資料に貼る1コマを探したり、一定間隔で静止画をまとめて書き出したりする作業は、動画プレイヤーの一時停止とスクリーンショットでは1枚ずつしか進みません。このツールは OpenCV で動画を読み込み、シークバーと ±1・10・100 フレームのコマ送りで選んだフレームを PNG・JPEG・BMP の画像として保存します。

一括抽出は「フレーム間隔」「秒間隔」「出力fps」の3モードから選べます。「出力fps」は書き出す側の枚数で指定するモードで、元動画の fps ÷ 出力fps フレームおきに抜き出します（251〜258行）。たとえば 30fps の動画に 5 を入れると 6 フレームおき＝1秒あたり5枚になり、モードを選ぶと「間隔:」のラベルも「出力fps:」に変わります（115〜120行）。抜き出した画像を公開・配布するときの注意は 9. 練習問題 の冒頭にあります。

2. 機能一覧

• ループで生成するボタン群を _step() に接続
• 「📂 動画を開く」ボタン（_open()）・「📷 現在フレームを保存」ボタン（_save_current()）・「▶ 一括抽出」ボタン（_batch_extract()）で操作
• tk.Listbox による一覧表示（スクロールバー付き）
• filedialog.askdirectory() によるフォルダ選択ダイアログ
• filedialog.askopenfilename() によるファイル選択ダイアログ
• messagebox.showerror() によるダイアログ通知
• ウィンドウはタイトル「動画フレーム抽出」・サイズ 1000x660 で起動

3. 事前準備・環境

Windows 11（実機）で起動と基本操作を確認しています（全機能の網羅テストではありません）。Linux Mint 22.3（仮想マシン）では起動と画面表示を確認しました。macOS は必要なライブラリ（pip install）を入れれば動作する想定ですが、未検証です。

• Python 3.11 以上（Ubuntu で 3.14・3.15 の起動を確認）
• OS: Windows 11（実機で起動・基本操作を確認）・Linux Mint 22.3（仮想マシンで起動・画面表示を確認）

インストールが必要なライブラリ

pip install opencv-python

4. 完全なソースコード

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox, filedialog
import os
import threading

try:
    import cv2
    CV2_AVAILABLE = True
except ImportError:
    CV2_AVAILABLE = False

try:
    from PIL import Image, ImageTk
    PIL_AVAILABLE = True
except ImportError:
    PIL_AVAILABLE = False


class App069:
    """動画フレーム抽出"""

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("動画フレーム抽出")
        self.root.geometry("1000x660")
        self.root.configure(bg="#1e1e1e")
        self._cap = None
        self._total_frames = 0
        self._fps = 30
        self._current_frame = 0
        self._extracted = []
        self._build_ui()

    def _build_ui(self):
        header = tk.Frame(self.root, bg="#252526", pady=6)
        header.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(header, text="🎞 動画フレーム抽出",
                 font=("Noto Sans JP", 12, "bold"),
                 bg="#252526", fg="#4fc3f7").pack(side=tk.LEFT, padx=12)

        if not CV2_AVAILABLE:
            tk.Label(self.root,
                     text="⚠ opencv-python が必要です (pip install opencv-python Pillow)",
                     bg="#fff3cd", fg="#856404", font=("Arial", 9),
                     anchor="w", padx=8).pack(fill=tk.X)

        # ファイル選択
        top = tk.Frame(self.root, bg="#2d2d2d", pady=4)
        top.pack(fill=tk.X, padx=8, pady=4)
        ttk.Button(top, text="📂 動画を開く",
                   command=self._open).pack(side=tk.LEFT, padx=4)
        self.info_var = tk.StringVar(value="ファイル未選択")
        tk.Label(top, textvariable=self.info_var, bg="#2d2d2d",
                 fg="#ccc", font=("Arial", 9)).pack(side=tk.LEFT, padx=8)

        # メインエリア
        main = ttk.PanedWindow(self.root, orient=tk.HORIZONTAL)
        main.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=4, pady=4)

        # 左: フレームナビゲーション
        left = tk.Frame(main, bg="#1e1e1e", width=420)
        main.add(left, weight=1)

        # プレビューキャンバス
        self.canvas = tk.Canvas(left, bg="#000", width=380, height=240,
                                 highlightthickness=0)
        self.canvas.pack(pady=4)
        self._canvas_img = None

        # シークバー
        self.seek_var = tk.DoubleVar(value=0)
        self.seek_bar = ttk.Scale(left, from_=0, to=100,
                                   variable=self.seek_var,
                                   orient=tk.HORIZONTAL,
                                   command=self._on_seek)
        self.seek_bar.pack(fill=tk.X, padx=8)
        self.frame_lbl = tk.Label(left, text="フレーム: 0/0", bg="#1e1e1e",
                                   fg="#888", font=("Arial", 9))
        self.frame_lbl.pack()

        # ナビゲーションボタン
        nav_f = tk.Frame(left, bg="#1e1e1e")
        nav_f.pack()
        for text, delta in [("◀◀ -100", -100), ("◀ -10", -10),
                              ("◀ -1", -1), ("+1 ▶", 1),
                              ("+10 ▶", 10), ("+100 ▶▶", 100)]:
            tk.Button(nav_f, text=text,
                      command=lambda d=delta: self._step(d),
                      bg="#3c3c3c", fg="#ccc", relief=tk.FLAT,
                      font=("Arial", 8), padx=4, pady=3,
                      activebackground="#505050", bd=0).pack(
                side=tk.LEFT, padx=1)

        # 抽出設定
        ext_f = tk.LabelFrame(left, text="一括抽出設定", bg="#252526",
                               fg="#ccc", font=("Arial", 9), padx=8, pady=4)
        ext_f.pack(fill=tk.X, padx=8, pady=4)

        tk.Label(ext_f, text="モード:", bg="#252526", fg="#ccc",
                 font=("Arial", 9)).grid(row=0, column=0, sticky="w")
        self.extract_mode = tk.StringVar(value="interval")
        tk.Radiobutton(ext_f, text="フレーム間隔で抽出",
                       variable=self.extract_mode, value="interval",
                       bg="#252526", fg="#ccc", selectcolor="#3c3c3c",
                       activebackground="#252526").grid(row=0, column=1, sticky="w")
        tk.Radiobutton(ext_f, text="秒間隔で抽出",
                       variable=self.extract_mode, value="seconds",
                       bg="#252526", fg="#ccc", selectcolor="#3c3c3c",
                       activebackground="#252526").grid(row=0, column=2, sticky="w")
        tk.Radiobutton(ext_f, text="出力fpsで抽出",
                       variable=self.extract_mode, value="fps",
                       bg="#252526", fg="#ccc", selectcolor="#3c3c3c",
                       activebackground="#252526").grid(row=0, column=3, sticky="w")

        # 「間隔」欄はモードで意味が変わる（フレーム数／秒／出力fps）のでラベルも切り替える
        self.interval_lbl_var = tk.StringVar(value="間隔:")
        tk.Label(ext_f, textvariable=self.interval_lbl_var, bg="#252526", fg="#ccc",
                 font=("Arial", 9)).grid(row=1, column=0, sticky="w")
        self.extract_mode.trace_add("write", lambda *_: self.interval_lbl_var.set(
            "出力fps:" if self.extract_mode.get() == "fps" else "間隔:"))
        self.interval_var = tk.IntVar(value=30)
        ttk.Spinbox(ext_f, from_=1, to=9999, textvariable=self.interval_var,
                    width=7).grid(row=1, column=1, sticky="w", pady=2)

        tk.Label(ext_f, text="最大枚数:", bg="#252526", fg="#ccc",
                 font=("Arial", 9)).grid(row=1, column=2, sticky="w", padx=(8, 0))
        self.max_frames_var = tk.IntVar(value=100)
        ttk.Spinbox(ext_f, from_=1, to=9999, textvariable=self.max_frames_var,
                    width=7).grid(row=1, column=3, sticky="w")

        tk.Label(ext_f, text="保存形式:", bg="#252526", fg="#ccc",
                 font=("Arial", 9)).grid(row=2, column=0, sticky="w")
        self.fmt_var = tk.StringVar(value="PNG")
        ttk.Combobox(ext_f, textvariable=self.fmt_var,
                     values=["PNG", "JPEG", "BMP"],
                     state="readonly", width=7).grid(row=2, column=1, sticky="w")

        btn_row = tk.Frame(ext_f, bg="#252526")
        btn_row.grid(row=3, column=0, columnspan=4, pady=4)
        ttk.Button(btn_row, text="📷 現在フレームを保存",
                   command=self._save_current).pack(side=tk.LEFT, padx=4)
        ttk.Button(btn_row, text="▶ 一括抽出",
                   command=self._batch_extract).pack(side=tk.LEFT, padx=4)

        # 右: 抽出済みリスト
        right = tk.Frame(main, bg="#1e1e1e")
        main.add(right, weight=1)
        tk.Label(right, text="抽出済みフレーム", bg="#1e1e1e", fg="#888",
                 font=("Arial", 9)).pack(anchor="w")
        self.ext_list = tk.Listbox(right, bg="#0d1117", fg="#ccc",
                                    selectbackground="#1f6feb",
                                    font=("Courier New", 8), relief=tk.FLAT)
        lsb = ttk.Scrollbar(right, command=self.ext_list.yview)
        self.ext_list.configure(yscrollcommand=lsb.set)
        lsb.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        self.ext_list.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

        self.progress = ttk.Progressbar(self.root, mode="determinate")
        self.progress.pack(fill=tk.X, padx=8)
        self.status_var = tk.StringVar(value="動画ファイルを開いてください")
        tk.Label(self.root, textvariable=self.status_var,
                 bg="#252526", fg="#858585", font=("Arial", 9),
                 anchor="w", padx=8).pack(fill=tk.X, side=tk.BOTTOM)

    def _open(self):
        if not CV2_AVAILABLE or not PIL_AVAILABLE:
            messagebox.showerror("エラー",
                                  "pip install opencv-python Pillow")
            return
        path = filedialog.askopenfilename(
            filetypes=[("動画", "*.mp4 *.avi *.mov *.mkv *.wmv"),
                       ("すべて", "*.*")])
        if not path:
            return
        if self._cap:
            self._cap.release()
        cap = cv2.VideoCapture(path)
        if not cap.isOpened():
            messagebox.showerror("エラー", "動画を開けませんでした")
            return
        self._cap = cap
        self._fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS) or 30
        self._total_frames = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))
        w = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
        h = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
        self.seek_bar.configure(to=self._total_frames - 1)
        self.info_var.set(
            f"{os.path.basename(path)}  {w}×{h}  {self._fps:.1f}fps  "
            f"{self._total_frames} フレーム")
        self._show_frame(0)

    def _show_frame(self, idx):
        if not self._cap:
            return
        idx = max(0, min(idx, self._total_frames - 1))
        self._cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, idx)
        ret, frame = self._cap.read()
        if not ret:
            return
        self._current_frame = idx
        self.seek_var.set(idx)
        self.frame_lbl.config(
            text=f"フレーム: {idx}/{self._total_frames}  "
                 f"({idx/self._fps:.2f}s)")
        frame_rgb = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        img = Image.fromarray(frame_rgb)
        img.thumbnail((380, 240), Image.LANCZOS)
        self._canvas_img = ImageTk.PhotoImage(img)
        self.canvas.delete("all")
        self.canvas.create_image(190, 120, image=self._canvas_img,
                                  anchor="center")

    def _on_seek(self, value):
        self._show_frame(int(float(value)))

    def _step(self, delta):
        self._show_frame(self._current_frame + delta)

    def _save_current(self):
        if not self._cap:
            return
        folder = filedialog.askdirectory(title="保存先フォルダを選択")
        if not folder:
            return
        fmt = self.fmt_var.get().lower()
        ext = ".jpg" if fmt == "jpeg" else f".{fmt}"
        path = os.path.join(folder, f"frame_{self._current_frame:06d}{ext}")
        self._cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, self._current_frame)
        ret, frame = self._cap.read()
        if ret:
            cv2.imwrite(path, frame)
            self.ext_list.insert(tk.END, os.path.basename(path))
            self.status_var.set(f"保存: {path}")

    def _batch_extract(self):
        if not self._cap:
            return
        folder = filedialog.askdirectory(title="保存先フォルダを選択")
        if not folder:
            return
        self.progress["value"] = 0
        mode = self.extract_mode.get()
        interval = self.interval_var.get()
        max_f = self.max_frames_var.get()
        fmt = self.fmt_var.get().lower()
        threading.Thread(
            target=self._do_extract, args=(folder, mode, interval, max_f, fmt),
            daemon=True).start()

    @staticmethod
    def _frame_numbers(mode, interval, max_f, total, fps):
        """抽出するフレーム番号の一覧を作る（interval の意味: フレーム数／秒／出力fps）"""
        if mode == "interval":
            return list(range(0, total, interval))[:max_f]
        # 秒間隔: interval 秒ごと ／ 出力fps: 元動画の fps ÷ 出力fps フレームごと
        # （出力fps を元動画より大きくしても同じフレームを二重には出さない）
        if mode == "fps":
            step = max(1.0, fps / max(1, interval))
        else:
            step = interval * fps
        frames = []
        k = 0
        while int(k * step) < total and len(frames) < max_f:
            frames.append(int(k * step))
            k += 1
        return frames

    def _do_extract(self, folder, mode, interval, max_f, fmt):
        ext = ".jpg" if fmt == "jpeg" else f".{fmt}"
        frames = self._frame_numbers(mode, interval, max_f,
                                     self._total_frames, self._fps)

        self.progress.configure(maximum=len(frames), value=0)
        saved = 0
        for i, fno in enumerate(frames):
            self._cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, fno)
            ret, frame = self._cap.read()
            if ret:
                path = os.path.join(folder, f"frame_{fno:06d}{ext}")
                cv2.imwrite(path, frame)
                saved += 1
                self.root.after(0, self.ext_list.insert, tk.END,
                                 os.path.basename(path))
            self.root.after(0, self.progress.configure, {"value": i+1})

        self.root.after(
            0, self.status_var.set,
            f"抽出完了: {saved} 枚 → {folder}")


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App069(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

動画フレーム抽出のコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

6. ステップバイステップガイド

このアプリをゼロから自分で作る手順を解説します。コードをコピーするだけでなく、実際に手順を追って自分で書いてみましょう。

1. 1
   ファイルを作成する

   新しいファイルを作成して app069.py と保存します。外部ライブラリ PIL・cv2 を使います。先に pip install Pillow opencv-python を実行してください。（import 名と pip のパッケージ名が異なる点に注意：PIL は Pillow・cv2 は opencv-python でインストールします）

2. 2
   クラスの骨格を作る

   App069 クラスを定義し、__init__ と、末尾の root = tk.Tk() ～ mainloop() の最小構成を書いて、まず空のウィンドウが出ることを確認します。

3. 3
   ウィンドウを設定する

   title("動画フレーム抽出")・geometry("1000x660")・configure(bg="#1e1e1e") をコンストラクタで設定します。

4. 4
   画面部品を並べる

   _build_ui() の中で、tk.Frame×6・tk.Label×10・ttk.Button×3・ttk.PanedWindow・tk.Canvas・ttk.Scale・tk.Button（ループで生成）・tk.LabelFrame・tk.Radiobutton×3・ttk.Spinbox×2・ttk.Combobox・tk.Listbox・ttk.Scrollbar・ttk.Progressbar を作って配置します（掲載コードと同じ並び順で書くとレイアウトが一致します）。まず表示だけ確認しましょう。

5. 5
   イベントを接続する

   「2. 機能一覧」で挙げた各ボタンを command= で対応するメソッド（_open()・_save_current()・_batch_extract()）につなぎます。ループ生成のボタンは command=lambda d=delta: self._step(d) の形で接続します。

6. 6
   中心になるメソッドを実装する

   アプリの本体である _open()（26行）・_save_current()（15行）・_batch_extract()（14行）・_step()（2行） を実装します。

7. 7
   動作確認する

   python app069.py で起動し、各ボタンが反応することを確認します。

7. カスタマイズアイデア

基本機能を習得したら、以下のカスタマイズに挑戦してみましょう。

8. よくある問題と解決法

9. 練習問題

アプリの理解を深めるための練習問題です。気になるものから挑戦してみてください（課題3は定型の発展課題です）。画像の保存は、選んだフォルダへ直接書き込みます。同じ名前のファイルがあっても確認は出ません（227行・231行・279-280行）。練習用の空フォルダを作り、そこを保存先にしてください。練習には自分で撮った動画や、使ってよいと分かっている動画を使ってください。抜き出した画像を公開したり配ったりするときは、元の動画の権利者の許可が必要になることがあります。下の課題1・課題2は、自分で撮った短い動画1本で確かめられます。

1. 課題1：同じ名前のファイルを上書きする前に確認する

   保存するファイル名はフレーム番号だけで決まります（227行・279行）。frame_000150.png のように、同じフレームなら毎回同じ名前です。保存先に同じ名前があるかどうかは調べていないので、前に保存した画像は黙って置き換わります。

   期待結果：同じフレームを「📷 現在フレームを保存」で2回、同じフォルダへ保存する。いまは2回目も確認なしで書き込まれ、ステータスに 保存: ... と出て右の一覧にも同じ名前がもう1行増える。直したあとは、2回目に「同じ名前のファイルがあります。上書きしますか？」のような確認が出て、「いいえ」を選ぶと書き込まない。

   合格条件

   • 同じ名前のファイルがあるとき、「📷 現在フレームを保存」は確認してから書き込む（「いいえ」なら右の一覧にも行が増えない）
   • 同じ名前のファイルが無いときは、これまでどおり確認なしで保存される
   • 「▶ 一括抽出」では確認ダイアログを出さず、既にあるファイルは飛ばして「抽出完了: N 枚」の N にも数えない

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは2か所です。1つ目は _save_current() の cv2.imwrite(path, frame) の手前です（231行）。2つ目は _do_extract() の同じ呼び出しの手前です（280行）。os は 3行目 で読み込み済みですが、os.path.exists() の呼び出しはまだ1か所もありません。
   ヒント②（使うもの）: 確認は messagebox.askyesno("確認", "...") で出せます。messagebox は 2行目 で読み込み済みです。一括抽出の側は if os.path.exists(path): continue のように飛ばします。saved += 1（281行）を通らないので、枚数にも入りません。
   つまずきやすい点: cv2.imwrite() は同じ名前のファイルがあっても止まりません。上書きして True を返すだけです。_do_extract() は別のスレッドで動いているので（246-248行）、その中から messagebox を直接呼ばないでください。画面に触る処理は self.root.after(0, ...) を通す作りになっています（282-284行・286-288行）。

2. 課題2：一括抽出のたびに右の一覧を作り直す

   右の「抽出済みフレーム」の一覧は追記だけで、消す処理がありません（232行・282-283行）。2回続けて一括抽出すると、同じファイル名が2回並びます。

   期待結果：30fps・30秒（900フレーム）の動画を開き、モードは既定の「フレーム間隔で抽出」（3つのラジオボタンの左端）・間隔 30・最大枚数 100 のまま「▶ 一括抽出」を押す。30 枚が保存され、ステータスに 抽出完了: 30 枚 と出て一覧が 30 行になる。同じ設定でもう一度押すと、いまは一覧が 60 行になる。直したあとは 30 行のまま。

   合格条件

   • 同じ設定で「▶ 一括抽出」を2回押しても、一覧の行数は1回分のまま
   • 保存先フォルダの選択をキャンセルしたときは、一覧が消えない
   • ステータスの「抽出完了: N 枚」と、保存される画像そのものは、この課題では変えない

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは1か所です。_batch_extract()（235-248行）の中で、スレッドを起動する 246-248行 の直前に一覧を空にする1行を入れます。_do_extract() の中で消すと、別スレッドから画面に触ることになります。
   ヒント②（使うもの）: リストボックスを空にするのは self.ext_list.delete(0, tk.END) です。この呼び出しはまだ1か所もありません。insert の書き方は 232行 と 282-283行 にあります。
   つまずきやすい点: _batch_extract() は保存先フォルダを選ぶダイアログを出し、選ばずに閉じると何もせず戻ります（238-240行）。消す1行をこの return より前に置くと、キャンセルしただけで一覧が消えます。「📷 現在フレームを保存」で増えた行も一緒に消えるので、残したい場合は一括抽出ぶんだけ消す工夫が要ります。

3. 課題3：保存機能の追加

   処理結果をファイルに保存する機能を追加しましょう。

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