Конвертация изображений в Python (Pillow)

Конвертер форматов изображений с помощью Python

Python известен своей универсальностью. Вы можете создать утилиты реального мира на Python, которые упрощают и автоматизируют рутинные задачи. Здесь мы соберём простой и надёжный конвертер форматов изображений на основе Pillow — как для одиночных файлов, так и для массовой обработки.

Что понадобится

Установленный Python 3.6+.
Библиотека Pillow (форк PIL) для работы с изображениями.
Базовые знания командной строки и работы с файлами.

Кратко — Pillow предоставляет модуль Image и дополнительные инструменты: ImageFile, ImageFilter, ImageStat и др. Эти модули позволяют открывать, конвертировать, фильтровать и сохранять изображения в популярных форматах.

Установка Pillow

Запустите в терминале:

pip install pillow

После установки можно переходить к работе с изображениями.

Важно: в системах с несколькими версиями Python используйте pip для нужного интерпретатора (например, pip3 или python -m pip).

Быстрая проверка: загрузка и вывод свойств изображения

Ниже — минимальный пример для загрузки и просмотра изображения и его свойств.

from PIL import Image

image = Image.open('sample-image.jpg')
image.show()

print('Filename:', image.filename)
print('Format:', image.format)
print('Mode:', image.mode)
print('Size:', image.size)
print('Width:', image.width)
print('Height:', image.height)

image.close()

Вывод Python: метаданные изображения из файла

Этот код — базовая проверка: библиотека установлена и файл открывается. Полезно для отладки окружения.

Как Pillow понимает режимы изображения (mode)

Mode — это строка, которая описывает формат пикселя и глубину цвета. Частые режимы:

RGB — 3×8-bit, истинные цвета.
RGBA — 4×8-bit, истинные цвета + альфа-канал (прозрачность).
CMYK — 4×8-bit, цветорасщепление для печати.
L — 8-bit оттенков серого.
P — палитровый формат (индексированные цвета).

Перед сохранением в целевой формат иногда нужно явно конвертировать режим (например, для JPG требуется RGB).

Простой пример: PNG → JPG (и обратное)

Преобразование PNG в JPG (теряется прозрачность):

from PIL import Image

image = Image.open('sample-png-image.png')
image = image.convert('RGB')  # JPG не поддерживает альфа-канал
image.save('converted-jpg-image.jpg')
print('Image successfully converted!')

Примечание: при конвертации в JPG все прозрачные пиксели станут чёрными или белыми в зависимости от фонового слоя. Чтобы задать фон вручную, можно создать фон и поместить поверх него исходное изображение:

from PIL import Image

orig = Image.open('with-alpha.png').convert('RGBA')
background = Image.new('RGB', orig.size, (255, 255, 255))  # белый фон
background.paste(orig, mask=orig.split()[3])  # используем альфу как маску
background.save('flattened.jpg', 'JPEG')

Конвертация JPG → PNG (прозрачность сохраняется, если исходно есть альфа):

from PIL import Image

image = Image.open('sample-jpg-image.jpg')
image.save('converted-png-image.png')
print('Image successfully converted!')

PNG поддерживает альфу, поэтому прозрачность сохраняется, если она есть в исходнике.

Конвертация в любой поддерживаемый формат

Pillow определяет формат по расширению в имени файла, когда вы вызываете save(). Примеры:

from PIL import Image

image = Image.open('sample-transparent-png-image.png')
image.save('converted-webp-image.webp')
print('Image successfully converted!')

Поддерживаемые форматы зависят от сборки Pillow и доступных библиотек (JPEG, PNG, WebP, GIF, BMP, TIFF и т.д.). Если формат недоступен — Pillow бросит исключение.

Обработка ошибок: отсутствующие файлы и недопустимые форматы

Обрабатывайте FileNotFoundError и OSError (чаще всего для проблем с форматом):

from PIL import Image

try:
    image = Image.open('wrong-filename.jpg')
    image.save('converted-png-image.png')
    print('Image successfully converted!')
except FileNotFoundError:
    print("Не удалось найти указанный файл")
except OSError as e:
    print('Ошибка при работе с изображением:', e)

Пакетная обработка: конвертация всех файлов в каталоге

Простой сценарий для конвертации всех JPG в текущем каталоге в PNG:

from PIL import Image
import glob

for file in glob.glob('*.jpg'):
    image = Image.open(file)
    image.save(file.rsplit('.', 1)[0] + '.png')

Рекурсивная обработка всех подкаталогов (с сохранением структуры) — пример с os.walk():

import os
from PIL import Image

src_root = 'input_folder'
dst_root = 'output_folder'

for dirpath, dirnames, filenames in os.walk(src_root):
    rel = os.path.relpath(dirpath, src_root)
    out_dir = os.path.join(dst_root, rel)
    os.makedirs(out_dir, exist_ok=True)

    for filename in filenames:
        if filename.lower().endswith(('.png', '.jpg', '.jpeg', '.webp')):
            src_path = os.path.join(dirpath, filename)
            dst_path = os.path.join(out_dir, os.path.splitext(filename)[0] + '.webp')
            try:
                img = Image.open(src_path)
                img.save(dst_path)
            except Exception as e:
                print('Ошибка при обработке', src_path, e)

Советы по прозрачности и анимации

Прозрачность: сохранение альфа-канала возможно в форматах PNG и WebP (при поддержке альфа). JPG не поддерживает альфа.
Анимация: GIF и некоторые WebP могут содержать несколько кадров. Image.open() откроет первый кадр по умолчанию. Для работы с анимированными изображениями используйте методы seek/iterate и сохраняйте с параметром save_all=True.

Пример извлечения и сохранения всех кадров GIF в отдельные PNG:

from PIL import Image, ImageSequence

im = Image.open('animated.gif')
for i, frame in enumerate(ImageSequence.Iterator(im)):
    frame.save(f'frame_{i:03d}.png')

Альтернативы и когда Pillow не подходит

ImageMagick / GraphicsMagick — мощны для конвейерной и массовой обработки с высокой производительностью; подходят для CLI и серверных задач.
OpenCV — нужен, если требуется компьютерное зрение и сложные фильтры.
Wand (Python-обёртка вокруг ImageMagick) — удобна, если вам нужен функционал ImageMagick в Python.

Выбор зависит от требований: если важна простота и поддержка форматов — Pillow отлично подходит. Если нужна скорость при обработке тысяч изображений или особенные конверсии — стоит рассмотреть ImageMagick.

Практический чек-лист перед запуском массовой конверсии

Для разработчика:

Проверить наличие резервной копии исходных файлов.
Убедиться, что целевой формат поддерживает нужные свойства (альфа, метаданные).
Тестировать на небольшом наборе файлов.

Для QA:

Проверить визуальное соответствие после конвертации (цвета, прозрачность).
Проверить метаданные (EXIF) при необходимости.

Для операций/DevOps:

Оценить нагрузку и время выполнения на объёме данных.
Убедиться в наличии прав доступа к папкам ввода/вывода.

SOP: пошаговая инструкция для массовой конверсии

Создать резервную копию исходной директории.
Прогнать скрипт на 10-20 файлах и вручную проверить результат.
Запустить рекурсивный скрипт с логированием ошибок.
Проверить размер итоговой директории и выборочно открыть файлы.
Удалить временные файлы и опционально удалить старые форматы (после проверки).

Пример простого GUI на Tkinter для конвертации одного файла

import tkinter as tk
from tkinter import filedialog, messagebox
from PIL import Image

def choose_and_convert():
    path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[('Images', '*.png;*.jpg;*.jpeg;*.webp;*.gif')])
    if not path:
        return
    out = filedialog.asksaveasfilename(defaultextension='.png')
    if not out:
        return
    try:
        img = Image.open(path)
        if out.lower().endswith('.jpg'):
            img = img.convert('RGB')
        img.save(out)
        messagebox.showinfo('OK', 'Готово')
    except Exception as e:
        messagebox.showerror('Ошибка', str(e))

root = tk.Tk()
btn = tk.Button(root, text='Выбрать файл и конвертировать', command=choose_and_convert)
btn.pack(padx=20, pady=20)
root.mainloop()

Тестовые сценарии и критерии приёмки

Конвертация PNG с альфой в PNG — альфа сохраняется.
Конвертация PNG с альфой в JPG — итоговое изображение не содержит альфа и фон корректен.
Конвертация анимированного GIF в WebP с поддержкой анимации — сохраняется несколько кадров (если поддерживается).
Массовая конверсия 100 файлов — скрипт завершился без необработанных ошибок.

Критерии приёмки: все тесты проходят, визуальная проверка образцов успешна, лог ошибок пуст или содержит только ожидаемые предупреждения.

Ментальные модели и heuristics

«Расширение определяет формат при сохранении»: Pillow использует расширение выходного файла, поэтому следите за именем.
«Альфа — прежде всего»: если целевой формат не поддерживает альфу, сначала запланируйте поведение (заливка, белый фон, сохранение как PNG).
«Анимация — отдельный кейс»: по умолчанию библиотека работает с первым кадром.

Безопасность и приватность

EXIF и другие метаданные могут содержать личную информацию (геолокацию, модель устройства). Если это важно — очищайте метаданные перед публикацией:

from PIL import Image

img = Image.open('with-exif.jpg')
data = list(img.getdata())
clean = Image.new(img.mode, img.size)
clean.putdata(data)
clean.save('no-exif.jpg')

При работе с пользовательскими файлами всегда проверяйте вход (не доверяйте расширению, проверяйте структуру файла) и обрабатывайте исключения.

Совместимость и миграция

Pillow использует внешние библиотеки для поддержки некоторых форматов (например, libjpeg, libwebp). Если формат не поддерживается — проверьте сборку Pillow.
На серверах соберите Pillow с необходимыми зависимостями или используйте системные пакеты.

Заключение

Pillow — практичный и лёгкий инструмент для большинства задач по конвертации изображений. Он прост в использовании для одиночных операций и достаточно гибок для написания массовых конвертеров. Важно учитывать особенности форматов: прозрачность, анимацию и метаданные. Для высокопроизводительных конвейеров стоит рассмотреть ImageMagick или нативные решения на C/C++.

Кратко:

Проверяйте режимы (mode) перед сохранением.
Для JPG используйте convert(‘RGB’) и предусмотрите фон.
Для анимации используйте ImageSequence и save_all=True.
Тестируйте на выборке перед массовым запуском.

Если нужно, могу предоставить готовый репозиторий со скриптами: одиночная конвертация, рекурсивная обработка, GUI-утилита и Dockerfile для развёртывания на сервере.