【Python】バイナリファイルを読み込む方法｜初心者向け

Pythonで扱う「バイナリファイル」とは？
1. テキストファイルとの違い
2. 代表的なバイナリファイルの例
Pythonでバイナリファイルを開く基本構文
読み取ったバイナリデータをどう使う？
まとめ｜Pythonでのバイナリファイル読み込みはシンプルに始めよう

Pythonで扱う「バイナリファイル」とは？

Pythonでファイルを扱うとき、多くの人が最初に触れるのは「テキストファイル」です。しかし、世の中にはテキスト以外の情報もたくさん存在します。画像や音声、PDFや動画ファイルなどがそれにあたり、これらはすべて「バイナリファイル」と呼ばれます。

テキストファイルとの違い

テキストファイルとバイナリファイルは、ファイルの中身の「読み方」に大きな違いがあります。

種類	内容の構造	Pythonでの読み込みモード	読み込まれる型
テキストファイル	文字（人が読める情報）	`'r'`（読み込み）	`str`（文字列）
バイナリファイル	数値（0と1のデータ）	`'rb'`（バイナリ読み込み）	`bytes`（バイト列）

バイナリファイルは文字ではなく、コンピュータが理解できるビットの集まり（0と1の連続）で構成されています。そのため、人がそのまま読み取ることはできませんが、プログラムを使えば正しく処理できます。

代表的なバイナリファイルの例

バイナリファイルは、私たちが日常的に使うファイルの多くを占めています。以下のようなファイルは、すべてバイナリ形式です：

画像ファイル
　例：JPEG (.jpg), PNG (.png), GIF (.gif)
音声ファイル
　例：MP3 (.mp3), WAV (.wav)
動画ファイル
　例：MP4 (.mp4), AVI (.avi)
PDFやWordなどの文書ファイル
　例：PDF (.pdf), DOCX (.docx)
実行ファイル・プログラムデータ
　例：WindowsのEXE, MacのAPP, Pythonの.pycなど

ポイント

上記のファイルはすべて人間が読める「文字」ではなく、バイト列で構成されており、開こうとすると「文字化け」します。

本記事で学べること

バイナリファイルとは何か？テキストファイルとの違いが理解できる
Pythonでバイナリファイルを開く基本構文が身につく
read()で得られる「バイト型データ」の正しい扱い方がわかる
decode()を使って文字列に変換する方法がわかる
初心者がつまずきやすいエラーや次のステップへの進み方がわかる

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Pythonでバイナリファイルを開く基本構文

バイナリファイルをPythonで扱うには、open()関数を使って「バイナリモード」で開くのが基本です。
難しそうに感じるかもしれませんが、構文はとてもシンプル。
たった一行で、画像や音声ファイルの読み込みもできてしまいます。

open()関数とバイナリモード（'rb'）の使い方

Pythonでファイルを開くときは、open(ファイル名, モード)という形式を使います。
バイナリファイルを開く場合は、モードに'rb'（read binary）を指定します。

with open('example.png', 'rb') as file:
    data = file.read()

解説：

with文：ファイルを自動で閉じてくれる構文（初心者には必須）
'example.png'：読み込む対象のバイナリファイル（ここでは画像）
'rb'：読み込み専用かつバイナリ形式で開く指定
file.read()：ファイルの中身をすべて読み込む（返り値はbytes型）

ポイント

テキストファイルのときは'r'、バイナリファイルのときは'rb'と覚えておくと安心です。

実際に読み込んでみよう【サンプルコード】

以下は、画像ファイル（PNG）をバイナリ形式で読み込み、そのデータの一部を表示するサンプルです。

# バイナリファイルを読み込む基本サンプル
file_path = 'sample_image.png'

with open(file_path, 'rb') as f:
    binary_data = f.read()

# 最初の10バイトを表示
print(binary_data[:10])

出力例：

b'\x89PNG\r\n\x1a\n\x00\x00'

このように、読み込んだデータは「バイト列（bytes型）」として表示されます。これは人間には読めませんが、プログラムで処理するには最適な形です。

よくあるエラーと対処法

初心者がよくつまずくポイントをまとめておきます。

ファイルが存在しない → FileNotFoundErrorが出る
　→ パスを確認し、相対パス・絶対パスの違いに注意しましょう。
読み込みモードの指定ミス → UnicodeDecodeErrorなどが発生
　→ バイナリファイルには必ず 'rb' モードを使いましょう。
読み込み後のデータを文字列と誤解して処理 → TypeErrorの原因に
　→ バイナリはbytes型、文字列ではないことを意識してください。

読み取ったバイナリデータをどう使う？

Pythonでバイナリファイルを開いて読み取ると、データはすべて「バイト型（bytes）」として扱われます。
このバイト型データは、画像処理や暗号処理、データ解析などに活用される重要なデータ形式です。

しかし、初めて見ると「何これ？」と戸惑うかもしれません。
ここでは、読み取ったバイナリデータの扱い方を丁寧に解説していきます。

read()で得られるのは「バイト型」

先ほどの例でも使用したread()関数。
この関数で取得したデータは、Pythonでは以下のような形式になります：

with open('example.png', 'rb') as file:
    data = file.read()

print(type(data))  # <class 'bytes'>

このように、バイナリデータは bytes 型として取得されます。
これは文字列のように見えても、実際には0と1の集合体（＝バイト列）です。

バイトデータの確認方法と出力例

実際に読み込んだデータの中身を確認してみましょう。
以下のようなコードを使えば、バイト列の一部を出力できます。

with open('example.png', 'rb') as file:
    binary_data = file.read()

print(binary_data[:20])  # 先頭20バイトだけ表示

出力例：

b'\x89PNG\r\n\x1a\n\x00\x00\x00\rIHDR\x00\x00'

このように、バイナリデータは\x付きの16進数表記で表示されます。
画像ファイルや音声ファイルではこのようなバイト列が延々と続きます。

🔍 バイナリデータは「そのまま表示」しても意味不明に見えますが、適切に処理すれば画像を描画したり、音声を再生したりできます。

decode()で文字列に変換する例

もし対象のファイルが文字列を含むバイナリ（例：テキストを含んだPDFやログファイル）であれば、decode()メソッドを使って文字列に変換できます。

with open('text_data.bin', 'rb') as file:
    data = file.read()

# UTF-8でデコード
text = data.decode('utf-8', errors='ignore')
print(text[:200])  # 最初の200文字だけ表示

decode()のポイント：

'utf-8'：よく使われる文字コード。日本語を含む場合も対応可能。
errors='ignore'：変換できないバイトを無視（初心者におすすめ）

⚠ 注意：すべてのバイナリファイルが文字列に変換できるわけではありません。画像や音声などは無理にdecode()しないようにしましょう。

活用のヒント：データを「意味ある形」に変える第一歩

読み取ったバイナリデータは、以下のような場面で活用できます：

画像処理（PIL/PillowやOpenCVと連携）
音声解析（WAVファイルなど）
IoTデバイスのバイナリログ解析
ネットワーク通信のデータ復号
バイナリ形式のテキスト抽出（PDF、バイナリログなど）

まとめ｜Pythonでのバイナリファイル読み込みはシンプルに始めよう

バイナリファイルと聞くと、どこか「専門的」「難しい」という印象を持っていた方もいるかもしれません。しかし実際には、Pythonを使えば数行のコードでその中身を読み取ることができます。

構文もシンプルで、初心者でも気軽に始められるのがPythonの魅力です。
ここで一度、この記事で学んだことを振り返っておきましょう。

本記事で学んだことの振り返り

バイナリファイルとは？
→ 画像や音声、PDF、実行ファイルなど、文字ではなくバイト列で構成されたファイルのこと。
バイナリモードでの読み込み方法
→ open('ファイル名', 'rb') を使って、bytes型として読み込み。
バイナリデータの活用方法
→ read()で取得後、decode()で文字列変換も可能（ただし内容によっては不可）
Pythonの強み
→ ファイル操作が簡潔な構文で記述でき、学びやすく応用しやすい。

よくあるエラーと初心者がつまずきやすいポイント

最初のうちは、以下のようなミスで戸惑うことがあります。

ファイルパスの誤り
　→ FileNotFoundError が出たら、パスを絶対パスまたは正確な相対パスで見直す。
モードの指定ミス
　→ テキストと同じ感覚で 'r' を使うと UnicodeDecodeError に。
　→ バイナリは必ず 'rb' にすること。
デコードエラー
　→ すべてのバイナリが文字列に変換できるわけではない。
　→ decode('utf-8', errors='ignore') を使えば、読み取りやすくなる。
データの型に注意
　→ 読み込んだデータは bytes 型。str型と混同しないよう注意。