WSL上のmatplotlibで日本語フォント付き可視光スペクトルバーを生成する方法

Python の matplotlib を使って「可視光スペクトルバー」を描画し、日本語タイトルを付けて画像として保存する方法を紹介します。
Linux や WSL など日本語フォント環境が不完全な場合でも、豆腐（□）にならずにちゃんと日本語が表示されるノウハウです。

この記事でわかること
環境
フォントの準備
matplotlibでスペクトルバーを描く＋日本語タイトル
ポイントまとめ
おわりに
参考リンク

この記事でわかること

Python で可視光スペクトルを描く方法
matplotlib に日本語フォントを正しく適用する方法
日本語が「豆腐（□）」にならない方法

環境

OS：Ubuntu 20.04/22.04（WSL でも可）
Python：3.8+
matplotlib：3.x
使用フォント：Noto Sans CJK JP

フォントの準備

まず、日本語フォントをインストールします。

sudo apt install fonts-noto-cjk

フォントが入ったか確認します：

fc-list :lang=ja | grep -i "noto"

出力例：

/usr/share/fonts/opentype/noto/NotoSansCJK-Regular.ttc: Noto Sans CJK JP:style=Regular

matplotlibでスペクトルバーを描く＋日本語タイトル

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import font_manager as fm

# フォントファイルパスを明示的に指定
font_path = "/usr/share/fonts/opentype/noto/NotoSansCJK-Regular.ttc"
jp_font = fm.FontProperties(fname=font_path)

def wavelength_to_rgb(wavelength):
    gamma = 0.8
    R = G = B = 0.0
    if 380 <= wavelength <= 440:
        R = -(wavelength - 440) / (440 - 380)
        B = 1.0
    elif 440 <= wavelength <= 490:
        G = (wavelength - 440) / (490 - 440)
        B = 1.0
    elif 490 <= wavelength <= 510:
        G = 1.0
        B = -(wavelength - 510) / (510 - 490)
    elif 510 <= wavelength <= 580:
        R = (wavelength - 510) / (580 - 510)
        G = 1.0
    elif 580 <= wavelength <= 645:
        R = 1.0
        G = -(wavelength - 645) / (645 - 580)
    elif 645 <= wavelength <= 780:
        R = 1.0
    factor = 1.0
    if 380 <= wavelength <= 420:
        factor = 0.3 + 0.7*(wavelength - 380)/(420 - 380)
    elif 700 <= wavelength <= 780:
        factor = 0.3 + 0.7*(780 - wavelength)/(780 - 700)
    R = (R * factor)**gamma
    G = (G * factor)**gamma
    B = (B * factor)**gamma
    return (R, G, B)

# 可視光スペクトルの RGB 値を生成
wavelengths = np.linspace(380, 780, 400)
rgb_values = [wavelength_to_rgb(wl) for wl in wavelengths]

# プロット
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 1))
ax.imshow([rgb_values], extent=[380, 780, 0, 1], aspect='auto')
ax.set_xticks([400, 500, 600, 700])
ax.set_yticks([])
ax.set_title("可視光スペクトル（380〜780nm）", fontproperties=jp_font)

# 保存
plt.savefig("spectrum_bar.png", dpi=300, bbox_inches='tight')
print("画像を保存しました：spectrum_bar.png")

ポイントまとめ

問題	解決策
日本語が豆腐になる	`FontProperties(fname=...)` で直接フォントファイルを指定
`rcParams['font.family']` が効かない	OS依存があるため非推奨、個別指定が確実
`.ttc` が読めない？	matplotlib は `.ttc` もサポート、ただし `get_name()` で確認推奨
`spectrum_bar.png` に日本語タイトル付きで保存	`fontproperties=jp_font` を明示する