Pythonでバイナリファイルを読み込む方法｜初心者向け完全ガイド

こんにちは、とまだです。

バイナリファイルを開こうとして、 文字化けした画面を見て困ったことはありませんか？

実はバイナリファイルには、 テキストファイルとは違う扱い方があるんです。

今回は現役のエンジニア、そして元プログラミングスクール講師としての経験から、 Pythonでバイナリファイルを読み込む方法について解説します。

バイナリファイルって何だろう？

簡単に言うと、バイナリファイルは 「コンピューターが直接理解できる形式」のファイルです。

日常生活で例えるなら、 レシピ本（テキストファイル）と 完成した料理（バイナリファイル）の違いのようなものです。

レシピ本は人間が読んで理解できます。 でも完成した料理は、見ただけでは作り方がわかりません。

同じように、バイナリファイルも そのままでは人間には理解できない形式なんです。

具体的には画像、動画、音声ファイル、 実行ファイルなどがバイナリ形式です。

なぜバイナリファイルの読み込みが必要？

開発現場では、次のような場面で バイナリファイルを扱う必要が出てきます。

• 画像編集ツールの開発
• センサーデータの解析
• 暗号化ファイルの復号
• 独自フォーマットの解析

これらの処理では、 バイナリデータを正しく読み込むことが 最初の重要な一歩になります。

Pythonでの基本的な読み込み方

では実際にコードを見ていきましょう。

ファイルを開く基本形

バイナリファイルを開くときは、 モード指定に"rb"を使います。

with open("example.bin", "rb") as f:
    data = f.read()
    # dataにバイナリデータが入る

この"rb"は"read binary"の略です。 テキストファイルの"r"に "b"を追加したものですね。

重要なのは、読み込んだデータが bytes型として扱われることです。

bytes型って何？

bytes型は、バイナリデータを扱うための Pythonの特別な型です。

文字列とは違って、 そのままprintしても意味不明な記号が出てきます。

でも心配いりません。 これが正常な動作です。

部分的に読み込むテクニック

大きなファイルを扱うときは、 全部を一度に読み込むと大変です。

そんなときは、必要な部分だけを 読み込むことができます。

サイズを指定して読み込む

読み込むバイト数を指定する方法です。

with open("example.bin", "rb") as f:
    header = f.read(10)  # 最初の10バイト
    body = f.read(50)    # 次の50バイト

これは図書館で本を借りるときに、 必要な章だけコピーするようなものです。

読み込み位置を移動する

seek()を使うと、 ファイルの好きな位置から読めます。

with open("example.bin", "rb") as f:
    header = f.read(10)
    f.seek(20)  # 20バイト目へジャンプ
    chunk = f.read(10)

本でいうと、目次を見て 直接読みたいページを開くイメージです。

実務でよく使う構造体の読み込み

バイナリファイルには、 数値データが含まれていることが多いです。

そんなときはstructモジュールが便利です。

整数値を読み込む例

ファイルの先頭に整数が入っている場合の 読み込み方法です。

import struct

with open("example.bin", "rb") as f:
    data = f.read(4)  # 4バイト読み込み
    value = struct.unpack("<I", data)[0]
    # valueに整数値が入る

"<I"という記号は、 「リトルエンディアンの整数」を意味します。

難しそうに見えますが、 「データの読み方の指定」だと思ってください。

実際の活用シーン

バイナリファイルの解析は、 次のような流れで進めることが多いです。

まずヘッダ部分を読み込みます。 ここにはファイルの基本情報が入っています。

次にヘッダの内容を確認して、 ファイル形式やバージョンを判定します。

そしてボディ部分の読み込み位置を計算し、 必要なデータを取り出していきます。

最後に取得したデータを加工して、 目的の処理を実行します。

この流れは、荷物の中身を確認するときに まず送り状を見るのと似ていますね。

安全に扱うための注意点

バイナリファイルを扱うときは、 いくつか気をつけることがあります。

エラー処理は必須

ファイルが存在しない場合や、 アクセス権限がない場合があります。

try:
    with open("example.bin", "rb") as f:
        data = f.read()
except FileNotFoundError:
    print("ファイルが見つかりません")
except PermissionError:
    print("ファイルにアクセスできません")

エラー処理を入れることで、 プログラムが突然終了するのを防げます。

メモリ使用量に注意

大きなファイルを一度に読み込むと、 メモリ不足になることがあります。

必要に応じて、 部分読み込みを活用しましょう。

フォーマットの確認

想定と違う形式のファイルが来ることもあります。

ヘッダをチェックして、 正しいフォーマットか確認する習慣をつけましょう。

よくある質問

Q: テキストファイルもバイナリモードで読めますか？

読めますが、改行コードなどの処理が 複雑になるのでおすすめしません。

Q: バイナリファイルの中身を確認する方法は？

専用のバイナリエディタを使うか、 16進数表示で確認することができます。

Q: どんなときにstructモジュールを使いますか？

数値データや固定長の構造体を 読み込むときに便利です。

今日から使えるバイナリファイル読み込み

バイナリファイルの読み込みは、 最初は難しく感じるかもしれません。

でも基本的な考え方は、 「適切なモードで開いて読む」だけです。

まずは小さなファイルで練習してみてください。

open()に"rb"を指定すること。 read()でデータを取得すること。 必要に応じてseek()で位置を移動すること。

これらの基本を押さえれば、 画像処理やデータ解析など、 より高度な処理への道が開けます。

実際のプロジェクトで使うときは、 今回紹介したテクニックを組み合わせて 柔軟に対応してみてください。