NetVips.cs

using NetVips;

if (ModuleInitializer.VipsInitialized)
{
    Console.WriteLine(
        $"Inited libvips {NetVips.NetVips.Version(0)}.{NetVips.NetVips.Version(1)}.{NetVips.NetVips.Version(2)}");
}
else
{
    Console.WriteLine(ModuleInitializer.Exception.Message);
    Environment.Exit(1);
}

using var http = new HttpClient();
var data = http.GetByteArrayAsync("https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7/7d/Lenna_%28test_image%29.png").Result;
File.WriteAllBytes("lena.png", data);

using var image = Image.PngloadBuffer(data);

// グレースケールに変換
using var greyImageWithAlpha = image.Colourspace(Enums.Interpretation.Bw);
using var greyImage = greyImageWithAlpha.ExtractBand(0);
// 画像データをRAWフォーマットでバイト配列として取得
// libvipsの内部形式でバッファに書き出す (バンドインターリーブ形式のため、あらかじめ1バンドのみ取り出してある)
var rawData = greyImage.WriteToBuffer(".raw");

ApplyFloydSteinbergDithering(rawData, greyImage.Width, greyImage.Height);
var bwImage = Image.NewFromMemory(rawData, greyImage.Width, greyImage.Height, 1, Enums.BandFormat.Uchar);
bwImage.WriteToFile("lena.bw.png");


static void ApplyFloydSteinbergDithering(Span<byte> rawData, int width, int height)
{
    // エラー拡散用の配列
    var errorBuffer = new double[height, width];

    // 画像を左上から右下に走査して誤差拡散処理
    for (var y = 0; y < height; y++)
    for (var x = 0; x < width; x++)
    {
        var index = y * width + x;

        // 現在のピクセル値を取得（エラーバッファの値を加算）
        var oldPixel = rawData[index] + errorBuffer[y, x];
        oldPixel = Math.Max(0, Math.Min(255, oldPixel)); // 0-255の範囲に収める

        // 二値化（閾値以上なら255、そうでなければ0）
        var newPixel = (byte)(oldPixel >= 128 ? 255 : 0);

        // 処理結果を配列に書き込む
        rawData[index] = newPixel;

        // 量子化誤差を計算
        var error = oldPixel - newPixel;

        // Floyd-Steinbergパターンで誤差を分散
        // 7/16を右のピクセルに
        if (x + 1 < width) errorBuffer[y, x + 1] += error * 7.0 / 16.0;

        // 次の行の処理
        if (y + 1 < height)
        {
            // 3/16を左下のピクセルに
            if (x - 1 >= 0) errorBuffer[y + 1, x - 1] += error * 3.0 / 16.0;

            // 5/16を真下のピクセルに
            errorBuffer[y + 1, x] += error * 5.0 / 16.0;

            // 1/16を右下のピクセルに
            if (x + 1 < width) errorBuffer[y + 1, x + 1] += error * 1.0 / 16.0;
        }
    }
}

SkiaSharp.cs

using SkiaSharp;

using var http = new HttpClient();
var data = http.GetByteArrayAsync("https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7/7d/Lenna_%28test_image%29.png").Result;
File.WriteAllBytes("lena.png", data);

using var bitmap = SKBitmap.Decode(data);

// グレースケールカラータイプで新しいビットマップを作成
var info = new SKImageInfo(
    bitmap.Width,
    bitmap.Height,
    SKColorType.Gray8,
    SKAlphaType.Opaque
);
using var grayBitmap = new SKBitmap(info);
using (var canvas = new SKCanvas(grayBitmap))
{
    canvas.DrawBitmap(bitmap, 0, 0);
}

ApplyFloydSteinbergDithering(grayBitmap.GetPixelSpan(), grayBitmap.Width, grayBitmap.Height);
using (var file = File.OpenWrite("lena.bw.png"))
{
    grayBitmap.Encode(SKEncodedImageFormat.Png, 100).SaveTo(file);
}


static void ApplyFloydSteinbergDithering(Span<byte> rawData, int width, int height)
{
    // エラー拡散用の配列
    var errorBuffer = new double[height, width];

    // 画像を左上から右下に走査して誤差拡散処理
    for (var y = 0; y < height; y++)
    for (var x = 0; x < width; x++)
    {
        var index = y * width + x;

        // 現在のピクセル値を取得（エラーバッファの値を加算）
        var oldPixel = rawData[index] + errorBuffer[y, x];
        oldPixel = Math.Max(0, Math.Min(255, oldPixel)); // 0-255の範囲に収める

        // 二値化（閾値以上なら255、そうでなければ0）
        var newPixel = (byte)(oldPixel >= 128 ? 255 : 0);

        // 処理結果を配列に書き込む
        rawData[index] = newPixel;

        // 量子化誤差を計算
        var error = oldPixel - newPixel;

        // Floyd-Steinbergパターンで誤差を分散
        // 7/16を右のピクセルに
        if (x + 1 < width) errorBuffer[y, x + 1] += error * 7.0 / 16.0;

        // 次の行の処理
        if (y + 1 < height)
        {
            // 3/16を左下のピクセルに
            if (x - 1 >= 0) errorBuffer[y + 1, x - 1] += error * 3.0 / 16.0;

            // 5/16を真下のピクセルに
            errorBuffer[y + 1, x] += error * 5.0 / 16.0;

            // 1/16を右下のピクセルに
            if (x + 1 < width) errorBuffer[y + 1, x + 1] += error * 1.0 / 16.0;
        }
    }
}

libvips, Skia, ともにネイティブバイナリも必要 (ネイティブバイナリもnugetで配布されている)

win-x64におけるサイズは

• libvips-42.dll 18,432 KB
• libSkiaSharp.dll 9,381 KB