Jupyter Notebookの.ipynbファイルを印刷プレビューと同じレイアウトでPDFに一括変換する方法

Posted at 2023-10-04

はじめに

jupyter Notebookはデータサイエンスのプロジェクトや研究で頻繁に使用されるツールです。

このノートブックをPDFに変換する必要がある場面も多く、そのためのいくつかの方法が提案されています。

しかし、これらの方法にはそれぞれ課題があります。

この記事では、それらの方法と課題を概観し、新しい効率的な変換方法を紹介します。
特に、複数の.ipynbファイルを一括で変換する場合や、数式を含むノートブックを変換する場合に本記事の方法は役立ちます!!

これまでの変換方法とその課題

1. jupyter nbconvert コマンド

方法

nbconvertを使用して、Jupyter Notebookを直接PDFに変換します。
この方法は、.ipynb ファイルを中間の .tex ファイルに変換し、次にこの .tex ファイルをPDFに変換するという手順で動作します。

課題

LaTeXの依存
この変換方法はLaTeXを介して行われるため、システムにLaTeXが正しくインストールされている必要があります。
パッケージの問題
一部のLaTeXパッケージが不足しているか、または特定の設定が適切でない場合、変換中にエラーが発生することがあります。
レイアウトの崩壊
日本語の場合、タイトルや日付などのレイアウトがずれてしまうことがあります

2. wkhtmltopdf

方法

wkhtmltopdfは、Webkitエンジンをベースにしたコマンドラインツールで、HTMLドキュメントをPDFに変換します。
このツールは、Webページのレンダリング能力を活用して高品質のPDFを生成することができます。

課題

JavaScriptの互換性
MathJaxや他のJavaScriptベースのレンダリングツールとの互換性に問題があるため、 数式が正しくレンダリングされません

3. ブラウザの印刷機能

方法

ほとんどのモダンブラウザには、WebページをPDFとして保存するための印刷機能が組み込まれています。
この機能を利用すると、Jupyter Notebookをブラウザで開き、PDFとして保存することができます。

課題:

操作性の悪さ
複数のファイルをPDFに変換するときには、ipynbファイルを一つずつ開いて、一つずつ印刷プレビューして...というようにかなり面倒くさい作業になってしまいます。

本記事の方法: シェルスクリプトを活用した変換

本記事では、Jupyter Notebookの.ipynbファイルをPDFに変換する新しい方法として、シェルスクリプトを使用した自動変換アプローチを提案します。
提案する方法は、いくつかのステップで構成されており、まずJupyter Notebook(.ipynbファイル)をHTMLに変換し、次にHTMLをPDFに変換します。

特徴

一括変換: 複数の.ipynbファイルを一度に変換することができます。
ブラウザのヘッドレスモード: Google Chromeのヘッドレスモードを使用して、高品質なPDFを生成します。
JavaScriptの完全なレンダリング: ブラウザのヘッドレスモードを使用することで、MathJaxなどのJavaScriptベースのツールによるレンダリングが完了するのを待ってからPDFを生成します。
環境構築の簡単さ: Latexを必要としないため簡単に再現できます。

環境構築

1. Jupyter Notebookのセットアップ

.ipynbファイルをhtmlに変換するためのツールをインストールするためにAnacondaが必要です。

インストール方法:

Anacondaの公式サイトから、Anacondaをインストールします。
詳細は省きます。

2. ライブラリのインストール

nbconvert

nbconvertは、Jupyter Notebookの内容を様々なフォーマットに変換するための便利なツールです。

役割

ipynbファイルを静的なフォーマット（例: HTML, LaTeX, PDF）に変換します。
グラフやコード、マークダウンなどを適切に整形して出力します。

インストール

conda install nbconvert

3. Google Chromeのインストール

Google Chromeの印刷機能が必要となるのでインストールします。

インストールしたGoogle ChromeのPathを控えておいてください。

Pathの例(MacOSで私の環境の場合)

/Applications/Google\ Chrome.app/Contents/MacOS/Google\ Chrome

ipynbをpdfに一括変換するシェルスクリプト

convert_to_pdf.sh

#!/bin/bash

# 引数が指定されていない場合はエラーメッセージを表示
if [ "$#" -ne 1 ]; then
    echo "Usage: $0 /path/to/your/directory"
    exit 1
fi

# 引数で指定されたディレクトリへ移動
cd "$1"

# すべての.ipynbファイルに対してループを実行し、.htmlに変換
for notebook in *.ipynb; do
    jupyter nbconvert --to html "$notebook"
done

# すべてのHTMLファイルに対してループを実行し、PDFに変換
for file in *.html; do
    # ファイル名から拡張子を除去
    filename=$(basename -- "$file")
    filename_noext="${filename%.*}"
    
    # Google Chromeのヘッドレスモードを使用してPDFに変換
    /Applications/Google\ Chrome.app/Contents/MacOS/Google\ Chrome --headless --disable-gpu --virtual-time-budget=5000 --print-to-pdf="$filename_noext".pdf "$file"
done

※注意点
上記のシェルスクリプトは、MacOSのGoogle Chromeのデフォルトのインストール場所を前提としています。しかし、環境によってはGoogle Chromeのインストール場所が異なる場合があります。そのような場合は、シェルスクリプト内の最後から二行目にあるGoogle ChromeのPathを適切なPathに変更する必要があります。

使い方

1. シェルスクリプトの準備

上記のシェルスクリプトをconvert_to_pdf.shという名前で保存します。

2. 実行権限の付与

シェルスクリプトを実行可能にするために、次のコマンドを実行して実行権限を付与します。

chmod +x convert_to_pdf.sh

3. シェルスクリプトの実行

シェルスクリプトを実行して、指定したディレクトリ内の.ipynbファイルをPDFに変換します。

./convert_to_pdf.sh /path/to/your/directory

このコマンドを実行すると、指定したディレクトリ内のすべての.ipynbファイルが順番にHTMLに変換され、次にPDFに変換されます。

まとめ

Jupyter Notebookの.ipynbファイルをPDFに変換するための新しい方法を紹介しました。従来の方法にはいくつかの課題がありましたが、本記事で紹介した方法を使用することで、これらの課題を効果的に解決することができます。
特に、複数の.ipynbファイルを一括で変換する場合や、数式を含むノートブックを変換する場合にこの方法は役立つでしょう!!
今後もデータサイエンスのプロジェクトや研究でJupyter Notebookを活用する方には、この変換方法が役立つことを期待しています。

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