回答編集履歴
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np.savetxt('sample.csv', sample, delimiter=',', fmt='%s')
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なお、元のコードは約26〜27秒、Moineau26518805様のコードもそれと変わらず、という測定結果でした。
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なお、元のコードは約26〜27秒、Moineau26518805様のコードもそれと変わらず、という測定結果でした。
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また、LouiS0616様のコメントにもありますように、もはやcsvとして役立っているのかは、疑問です。Pythonのndarrayを ファイルに読み書きしたい、というニーズであれば、csvにこだわらないほうがよいでしょう。**np.saveを使えば、型情報も保存でき、魔術的な変換も不要で、0.1秒で処理完了します。**
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補足追記
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魔術的ではありますが、LouiS0616様のアイデアと、Moineau26518805様のアイデアを足して、さらに変換にもnp.apply_along_axisを使ってforループを避ける、という手法で、約5秒（Mac）を達成しました。
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魔術的ではありますが、LouiS0616様のアイデアと、Moineau26518805様のアイデアを足して、さらに変換にもnp.apply_along_axisを使ってforループ（リスト内包表現での隠れforループも含む）を避ける、という手法で、約5秒（Mac）を達成しました。
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```Python
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sample = np.zeros((720, 1080, 3), dtype=int)
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