Slik spiller du retrospill med best grafikkvalitet

Hvis du har prøvd, har du sikkert lagt merke til det: Dagens 4K-TV-er er fantastiske og gir en bildekvalitet vi knapt kunne forestille oss for bare noen år siden. Likevel vil en konsoll fra før Play 3 eller Xbox 360 (PS2, Wii, Mega Drive eller Neo Geo, for å nevne noen ulike eksempler) se dårligere ut enn på rør-TV-en din fra nittitallet.

Problemet er at retrokonsoller ikke utformet bildet med en digital 4K-skjerm i tankene, men for CRT-TV-er, analoge signaler og svært lave oppløsninger.

Derfor handler det, når vi snakker om å spille retrospill med den "beste grafikkvaliteten", egentlig om å forbedre kvaliteten og troverdigheten i hvordan vi ser dem, siden konsollens grafikkraft var det den var.

Og her finnes det ikke én perfekt løsning, men mange ufullkomne løsninger eller løsninger som avhenger av smak. Vi kan søke bildet som ligner mest på originalen, maksimal skarphet, best bevegelse, størst brukervennlighet eller en balanse mellom alt dette.

I denne artikkelen, som kan regnes som andre del av denne andre artikkelen der jeg fortalte deg om hvordan retrospill faktisk så ut den gangen, går jeg gjennom disse mulige veiene, med fokus på dem jeg mener er mest interessante i dag.

Hvorfor ser retrospill bedre ut på en CRT?

Først et par videoer så du kan se forskjellene.

8- og 16-bitskonsoller:

Her lenker jeg til en annen video med nyere spill.

Hvorfor oppstår disse forskjellene?

På en CRT bygges ikke bildet opp på samme måte som på en moderne LCD eller OLED.

På en moderne digital skjerm har vi en fast matrise av piksler. Hvis vi viser et bilde på 320 × 240 på et 4K-panel med 3840 × 2160, må noen (selve skjermen eller en mellomliggende scaler) bestemme hvordan de få opprinnelige pikslene skal gjøres om til de millioner av pikslene på denne TV-en. Og avhengig av skaleringsmetoden kan bildet se skarpere eller mer uklart ut.

En CRT fungerer derimot på en annen måte. En elektronstråle beveger seg over skjermen linje for linje og får fosforet til å avgi lys. Det finnes ikke et digitalt pikselrutenett som tilsvarer det på en LCD, og det endelige bildet avhenger også av røret, signalet som brukes, kabelen, pikselgeometrien, lysstyrken og mange andre variabler.

Derfor var det karakteristiske utseendet til Mega Drive, SNES, Neo Geo eller PlayStation ikke bare avhengig av bildet konsollen genererte; selve TV-en og kablene påvirket også resultatet.

Derfor viste to CRT-skjermer den samme konsollen forskjellig. Og derfor er det heller ikke helt riktig å snakke om ett enkelt "CRT-utseende".

Bevegelse er den store fordelen CRT fortsatt har

Nå som du i det minste på et overordnet nivå kjenner forskjellen mellom teknologien i gamle og moderne skjermer, kommer vi til den egentlige fordelen med CRT.

På en moderne skjerm er scanlines -de typiske svarte linjene mellom pikslene- og krummingen i skjermkantene som er typisk for CRT, forholdsvis enkle å simulere.

Det som virkelig er vanskelig å matche, er bevegelsen.

En vanlig LCD-skjerm fungerer med sample-and-hold: den viser hvert bilde og holder det synlig til det neste kommer.  

På en CRT lyser fosforet opp når strålen passerer, og deretter faller lysstyrken raskt.

Derfor kan et spill som ruller med 60 bilder per sekund se merkbart skarpere ut i bevegelse på en CRT enn på en LCD med 60 Hz, selv om LCD-skjermen har mye høyere oppløsning.

Dette merkes spesielt i spill med rask scrolling: Sonic, Thunder Force IV, Metal Slug, F-Zero eller praktisk talt hvilket som helst raskt 2D-arkadespill.

Du kan tenke at dette endrer seg med nye skjermer på 120 Hz eller 240 Hz, men som jeg forklarer senere, er det ikke helt slik.

Først ser vi på de ulike bildemulighetene for retrospill.

Alternativ 1: original konsoll + CRT + ulike tilkoblinger

Hvis målet er å gjenskape originalopplevelsen, er denne kombinasjonen best:

Original konsoll > godt analogt signal > passende CRT.

Du trenger ikke kjøpe en av de enorme 29-tommers TV-ene som med en så stor bakende er nesten umulige å få plass til i et hjem i dag. En 4:3-CRT på rundt 14 til 21 tommer er vanligvis en mye mer praktisk løsning.

For systemer som hovedsakelig er 4:3, som Mega Drive, SNES, Neo Geo, N64 eller store deler av PS2-katalogen, gir det faktisk enda mer mening enn å lete etter en widescreen-modell.

Et annet viktig poeng er å skille vanlige CRT-TV-er fra mange europeiske modeller på 100 Hz. Sistnevnte kunne være fantastiske til TV og interlaced video (særlig hvis du likte den hjemmevideoeffekten i filmer som jeg hatet), men de behandlet signalet før det ble vist.  

Derfor er det tradisjonelle systemet med 240p/288p og 50/60 Hz bedre, siden disse konsollene sendte ut bilder med disse frekvensene avhengig av om de var PAL (Europa) eller NTSC.

Videotilkoblingen betyr nesten like mye som TV-en

På dette punktet må vi forklare hvorfor den samme konsollen kan gi svært forskjellig bilde avhengig av hvordan vi kobler den TIL DEN SAMME SKJERMEN.

Svært forenklet er rekkefølgen slik hvis vi vil bevare mest mulig informasjon fra det analoge signalet:

RGB > S-Video > komposittvideo > RF.

Det betyr ikke at kompositt alltid er "dårlig", men nesten. Ja, enkelte spill og grafiske effekter kan se bedre ut takket være måten komposittsignalet blander farger og detaljer på, dersom utviklerne tok hensyn til det.

Men hvis vi er ute etter troverdighet og skarphet, er RGB som regel referansen på konsoller som støtter det. Og hold deg unna RF (den som ble koblet til TV-antennen og stilt inn som en ekstra kanal) som pesten.

Brukt på hver konsoll

PS2 fungerer for eksempel strålende via RGB SCART på en europeisk CRT. Neo Geo og sannsynligvis den fremtidige AES-versjonen er andre eksempler på høy bildekvalitet med RGB.

N64 er derimot et annet tilfelle. PAL-konsoller tilbyr ikke RGB fra fabrikken og kan avhengig av modell støtte S-Video (Super Video), så en CRT med S-Video-inngang kan være spesielt interessant for en standard Nintendo 64.

Wii og GameCube ligger akkurat mellom to generasjoner, så det blir litt mer komplisert.

Wii kom ut midt mellom CRT-verdenen og flatskjermene. Derfor lar Nintendo deg konfigurere konsollen til 480i eller progressiv 480p, med bedre bilde hvis du bruker komponentkabel.

Titler som Super Mario Kart eller Super Mario Galaxy drar nytte av dette med widescreen-formatet sitt.

Kostnad

Det avhenger av hva du allerede har:

• Original konsoll: de er ikke dyre, bortsett fra Neo Geo, som i tillegg skal lansere AES+-versjonen i september for 200€.
• Tilkoblingskabler: de er ikke dyre, men du må finne den som gir best bilde (unngå RF og, så langt det er mulig, kompositt via RCA).
• TV: de finnes i alle prisklasser og farger, men for 30€ får du allerede en på bruktmarkeder. En Sony Black Trinitron vil selvfølgelig koste mye mer og er kanskje ikke verdt det for deg.

Alternativ 2: original konsoll + scaler + moderne skjerm

Den andre store muligheten er å beholde originalmaskinvaren, men erstatte CRT-en med en videoprosessor.

Kjeden blir da:

Konsoll > scaler > HDMI > moderne skjerm.

Her er det viktig å skille en ekte scaler fra en billig HDMI-adapter.

En billig adapter konverterer bare et analogt signal til digitalt og overlater mye av bildebehandlingen til TV-en. En god retroprosessor kan derimot identifisere 240p korrekt, håndtere 480i, styre sideforholdet, redusere forsinkelsen og bestemme nøyaktig hvordan bildet skal skaleres.

Scalere

Hvilke alternativer har du?

GBS-C er et av de mest interessante rimelige alternativene fordi det håndterer 480i svært godt og tar imot RGB og komponent. Den største begrensningen i et oppsett som N64 + PS2 + Wii er at vanlige implementasjoner ikke tar imot S-Video og komposittvideo direkte.

OSSC er glimrende med RGB- og komponentsignaler, særlig på 240p-systemer, men er heller ikke den mest universelle løsningen når vi har konsoller som er avhengige av kompositt eller S-Video.

RetroTINK er laget nettopp for å fylle dette gapet.

For eksempel tar dagens RetroTINK 6X CE direkte imot kompositt, S-Video, RGB, komponent og VGA og kan dermed behandle praktisk talt alle vanlige signaler fra klassiske konsoller og sende ut opptil 1440p, i tillegg til å tilby 1080p-moduser med høy oppdateringsfrekvens. Ulempen er prisen.

En utmerket scaler kan gjenskape scanlines, masker, sideforhold og nesten perfekt skalering, men hvis vi deretter kobler resultatet til en vanlig LCD på 60 Hz, vil sample-and-hold-oppførselen fortsatt være der. Den kan ikke endre den tidsmessige oppførselen til skjermen som kommer etterpå.

Det finnes en variant av dette oppsettet: å bruke en CRT-PC-skjerm. Selv om det er en CRT, trenger du en scaler for eldre konsoller på grunn av forskjellen mellom de 15 Hz de sender ut og de 31 Hz skjermen forventer.

Du kan oppnå svært, svært høy grafikkvalitet, men også til en høyere kostnad (jeg antar at du allerede har en HD-TV eller -skjerm hjemme).

Kostnad

Som tidligere avhenger det av hva du allerede har, men jeg kan si på forhånd at dette alternativet er dyrere, siden du bytter kostnaden for CRT-TV-en mot kostnaden for scaleren:

• Original konsoll: som før.
• Tilkoblingskabler: som før.
• Scaler: det finnes flere prisklasser, men hvis du vil ha noe av god kvalitet, starter de rundt 80€.
• Nåværende skjerm: jeg antar at du allerede har en HD-skjerm eller -TV.

Alternativ 3: PC-emulator + nåværende skjerm

Her dukker det opp en tredje mulighet.

Dagens emulatorer for maskiner som Mega Drive, SNES eller Neo Geo har nådd et usedvanlig høyt presisjonsnivå.

Genesis Plus GX, bsnes, Snes9x eller FinalBurn Neo kan gjengi disse systemene så troverdig at de viktige forskjellene for de fleste brukere ikke lenger ligger like mye i selve emuleringen som i hvordan vi viser bildet.

En PC har dessuten en enorm fordel: Vi kan styre utgangsoppløsning, skalering og filtre fullstendig.

Heltallsskalering: få hver piksel til å passe igjen

Anta at et spill rendres i 320 × 240.

Hvis vi multipliserer hver piksel nøyaktig med fire, kan vi få 1280 × 960.

Hver opprinnelige piksel blir en perfekt blokk på 4 × 4 fysiske piksler.

Det er heltallsskalering.

Når måloppløsningen ikke tillater en nøyaktig multiplikator, må vi interpolere, beskjære eller legge til svarte felt.

Vi trenger ikke alltid at alt fyller 100 % av skjermen. Ofte er det bedre å akseptere små svarte marger og beholde ren geometri.

4K-skjermer har dessuten en enorm fordel: De har så mange piksler at de kan gjengi strukturer som tidligere var fysiske med svært høy presisjon.

Greit, la oss samle alt dette.

CRT-shadere er mye mer enn bare å legge på scanlines

I lang tid hadde CRT-filtre et ganske dårlig rykte fordi mange av dem ikke gjorde stort mer enn å mørklegge annenhver linje.

Dagens shadere er noe helt annet. De kan gjenskape ulike fosformasker, aperture grille, shadow mask, bloom, halation, konvergens, krumming, diffusjon, scanlines og til og med egenskaper ved analoge signaler som kompositt.

På en 4K-skjerm finnes det nok fysisk oppløsning til å tegne disse strukturene med ganske høy detaljgrad.

Derfor kan et stillbilde fra RetroArch med en god CRT-shader i 4K se ekstremt likt ut som bildet fra et bilderør. Men problemet vi nevnte tidligere gjenstår: bevegelse.

120 Hz… eller 240 Hz

La oss gå inn på noe litt teknisk.

Det finnes en ganske vanlig misforståelse. Hvis et spill genererer 60 bilder per sekund og en 120 Hz-skjerm bare viser hvert bilde to ganger.

Det forbedrer enkelte sider ved synkronisering og forsinkelse, men det halverer ikke den visuelle persistensen, som er nettopp punktet der CRT slår dagens paneler i bevegelse.

For å redusere den må vi også kontrollere hvor lenge hvert bilde forblir synlig.

Her kommer flere teknikker inn.

BFI, eller Black Frame Insertion, legger inn mørke perioder mellom bildene.

Systemene MBR, MPRT eller backlight strobing på enkelte skjermer virker på bakbelysningen: De slår den av under en del av oppdateringen for å redusere tiden vi oppfatter hvert bilde.

Målet er lignende, men teknisk sett er de ikke helt det samme.

Hva oppnår vi med dette? To ting: Det gode er at persistensen reduseres og blir mer lik en CRT. Det dårlige er at hvis annethvert bilde er svart, blir den generelle lysstyrken i spillet lavere. Det løses enkelt ved å øke lysstyrken på skjermen.

Effekten ved 120 Hz er god, men ikke endelig. Gjør du det samme på en 240 Hz-skjerm, kommer du derimot mye, mye nærmere resultatet fra den opprinnelige CRT-en.

Hvis du altså kombinerer shadere med denne teknikken for å mørklegge bilder og gjør det på en 4K-skjerm med 240 Hz, kommer du svært, svært nær følelsen av de opprinnelige CRT-skjermene. Men du må betale for en slik skjerm.

CRT Beam Simulator: bruk de ekstra hertzene til å simulere skanningen også

Med hvilken som helst av skjermene ovenfor kan du prøve en av de mest interessante løsningene som har dukket opp nylig: CRT Beam Simulator.

I stedet for bare å endre utseendet til hvert bilde bruker den de ekstra oppdateringene på en skjerm med mange Hz for å nærme seg den tidsmessige oppførselen til strålen og fosforet.

Den er utviklet spesielt for LCD- og OLED-skjermer med høy frekvens og sample-and-hold .  

Utviklerne oppgir selv at den fungerer fra 120 Hz, men at tilnærmingen blir bedre jo flere oppdateringer vi har tilgjengelig for hver oppdatering vi ønsker å simulere: 240 Hz er bedre enn 120 Hz, og 480 Hz kan forbedre resultatet enda mer.

For et spill med 60 bilder per sekund er dette enkelt å forklare:

• Ved 120 Hz har vi to fysiske oppdateringer for å representere hvert opprinnelige bilde.
• Ved 240 Hz har vi fire.

Det gjør at belysningen, skanningen og nedgangen i lysstyrke kan fordeles langt mer presist. Det gjør ikke en LCD til en CRT, men forbedrer tradisjonelle shadere.

4K 60 Hz eller Full HD 240 Hz?

Ved første øyekast kan valget virke vanskelig, men det er det ikke.

Hvis budsjettet ikke strekker til eller du ikke vil betale det en 4K-skjerm med 240 Hz koster, kan du redusere enten oppløsningen eller antallet Hz.

En 4K-skjerm på 60 Hz har svært mange piksler til å gjengi masker, scanlines og andre visuelle detaljer, men svært liten tidsmargin til å simulere oppførselen til bilderøret.

En Full HD-skjerm på 240 Hz har mye lavere romlig oppløsning, men tilbyr fire oppdateringer for hvert bilde i et spill på 60 Hz.

Hvilken er best?

Det avhenger av hva vi verdsetter. For skjermbilder, perfekt definert pixel art og visuelt komplekse shadere har 4K fordelen. For raske spill kan 240 Hz være mye bedre på grunn av skarpheten i bevegelse.

Etter min mening er bevegelse viktigere når man prøver å oppnå en CRT-effekt, siden Full HD allerede i seg selv har mye høyere oppløsning enn disse retrokonsollene.

Du kan også gjøre dette: skaff deg en skjerm som denne AOC eller denne Lenovo, som støtter 4K ved 60 Hz eller Full HD ved 240 Hz, og sammenlign hvilken modus du liker best.  

De koster en tredjedel av en 4K-skjerm med 240 Hz, og i tillegg kan du bruke 4K som arbeidsoppløsning på PC-en. De er heller ikke CRT, men de ligner og tar mindre plass fordi de mangler den store bakenden til rør-TV-ene.

Av alle disse grunnene ville dette vært min anbefaling av alle alternativene.

Kostnad

Som alltid avhenger det av hva du allerede har, men dette kan være det billigste alternativet av alle:

• PC: jeg antar at du har en. For å emulere systemer under PS2 og Wii holder det med nesten hva som helst som er mindre enn 15 år gammelt.
• Tilkoblingskabler: dem har du allerede, med mindre det er en bærbar PC som du vil koble til en ekstern skjerm. Uansett holder det med en vanlig HDMI-kabel.
• Nåværende skjerm: jeg antar at du allerede har en HD-skjerm eller -TV, men hvis du vil kjøpe en med høyere oppløsning eller flere Hz for å komme nærmere originalen, finnes alt fra svært billige Full HD-modeller på 120 Hz (69€ for denne Xiaomi og 80€ for denne, bedre, LG) til over 500€ for en 4K-modell på 240 Hz, med modeller til 240€ som denne AOC eller denne Lenovo.

Alternativ 4: emulering med andre enheter, som Wii

Selv om vi kunne anbefale en Raspberry Pi til dette, gjør prisøkningen på grunn av RAM-krisen at jeg heller velger Nintendos maskin.

En Wii som er modifisert for å kjøre homebrew er nemlig en svært interessant maskin for å emulere 8- og 16-bitssystemer. Og den koster nesten ingenting på Wallapop.

Den største fordelen er at når vi kobler den til en CRT, kan vi bruke lavoppløsningsmoduser som sender ut et 240p-bilde, slik at vi får original oppløsning, fysiske scanlines, bevegelse, fosfor og geometri.

For Mega Drive og SNES er det en svært attraktiv løsning. Neo Geo er litt mer problematisk på grunn av minnebegrensningene til Wii og den enorme størrelsen (i MB) på enkelte spill.

Koblet til en moderne skjerm mister Wii derimot noe av denne fordelen, og vi blir igjen avhengige av 480p og påfølgende skalering.

Kostnad

Igjen avhenger det av hva du allerede har, men det kan være det billigste alternativet av alle:

• Wii: har du en, fint. Hvis ikke, får du tak i en for 30€.
• Tilkoblingskabler: det avhenger av om komponentkabel følger med eller ikke. Uansett er det snakk om lite.
• Skjerm: hvis du går denne veien, antar jeg at det er for å koble til en CRT, så fra 30€ på bruktmarkeder.

Moderne "pixel art"-spill er noe annet

Hvis du, som meg, liker god 2D-grafikk, vil du sikkert legge merke til nye utgivelser som Ninja Gaiden: Ragebound.

Hvordan fungerer dette spillet, og hvordan kan du se det i all sin prakt?

Spillet arbeider med en svært lav intern oppløsning på 480 × 270 piksler, men ble fra starten av utviklet for moderne plattformer og tar derfor hensyn til dagens 4K-skjermer:

• 480 × 8 = 3840
• 270 × 8 = 2160

Det vil si at 480 × 270 px kan konverteres nøyaktig til 3840 × 2160 ved hjelp av heltallsskalering med en faktor på åtte (fire for Full HD).

I dette tilfellet kan en 4K-skjerm være den perfekte enheten for å vise pixel art akkurat slik kunstnerne har laget den; de har faktisk lagt til et "CRT-filter" i spillinnstillingene.

Likevel er det ikke det samme. En CRT har fordelen ved bevegelse, og det ser virkelig bra ut, som denne brukeren viser på Reddit.

Hvilken løsning gir egentlig best kvalitet?

Det finnes ingen universell vinner.

Det vi er ute etter	Konfigurasjon jeg ville valgt
Maksimal historisk troverdighet	Original konsoll + CRT
Original maskinvare på moderne TV	Konsoll + god scaler
Emulering med maksimal fleksibilitet	PC + RetroArch
Beste CRT-utseende på moderne skjerm	4K + CRT-shader
Beste bevegelse på LCD	120/240 Hz + tidsmessig simulering
Balanse mellom bilde og bevegelse	4K med høy oppdateringsfrekvens
Lite plass	PC + rask moderne skjerm
16-bitssystemer på CRT	Modifisert Wii + CRT

Og da har jeg ikke engang tatt med varianten "bekvemmelighet", for CRT var aldri spesielt praktisk.

Husk uansett dette:

• En CRT kan være mindre skarp og likevel gjengi den tiltenkte visuelle følelsen og bevegelsen bedre.
• En 4K-skjerm kan vise hver piksel med enestående presisjon og muliggjøre shadere som er umulige å gjengi ved lavere oppløsninger.
• En 240 Hz-skjerm kan ofre oppløsning for å få tilbake noe av bevegelsesskarpheten til en CRT.
• Og en god scaler kan gjøre at den originale konsollen overlever i et moderne miljø.

Konfigurasjonen jeg ville valgt i dag

Altså, dette er helt subjektivt, men hvis jeg hadde plass og ville kombinere troverdighet, bekvemmelighet og pris, ville jeg ikke forsøkt å finne én skjerm som kan gjøre alt.

Jeg ville brukt to:

• En forholdsvis liten 4:3-CRT på rundt 14 til 21 tommer til original maskinvare som virkelig drar nytte av den: N64, PS2, Neo Geo, 16-bitskonsoller og av og til Wii. I mitt tilfelle helst med flat skjermflate.
• En moderne skjerm med høy oppdateringsfrekvens til emulering fra PC.

Hvis jeg bare kunne hatt én, har jeg allerede sagt det ovenfor: en skjerm med 4K-modus på 120 Hz og Full HD på 240 Hz. For dem som ikke vil ha en CRT hjemme, er det trolig en av de mest interessante tilnærmingene i dag.

Andre, mer kompliserte alternativer

Før vi avslutter, får du et par andre og mer kompliserte alternativer som kan passe i enkelte tilfeller.

Det første er å bruke en projektor med rask respons og støtte for lavoppløsningssignaler som 240p eller 480p. Slike enheter har mange tilkoblinger og gode bildeomformere, så hvis du har en hjemme, kan du prøve. Jeg ville likevel ikke kjøpt en bare for dette.

Det andre er å bygge et FPGA-system som MiSTer, som lar deg konfigurere logiske kretser for å gjengi oppførselen til originalmaskinvaren parallelt.

De kan kombinere svært presis gjengivelse av maskinvaren med egnede utganger for både CRT og moderne digitale skjermer uten at du trenger titalls konsoller.

Som sagt, to svært, svært spesifikke tilfeller.

Konklusjon: er en CRT fortsatt verdt det?

Ja, men det er ikke lenger den eneste måten å spille gamle spill troverdig på.

En CRT tilbyr naturlig noe vi fortsatt prøver å rekonstruere på moderne skjermer: fleksibel oppløsning, analoge signaler, scanlines, fosfor og enestående bevegelsesskarphet.

Men avstanden har blitt mye mindre.

Presis emulering, en god shader, korrekt skalering og en skjerm med høy oppdateringsfrekvens kan gi en opplevelse som ligger mye nærmere originalen. Derfor bør kanskje spørsmålet ikke lenger være om en CRT er bedre enn en moderne skjerm.

Spørsmålet vi egentlig må stille oss, er hvilken del av originalopplevelsen vi ønsker å bevare.

Hvis vi er ute etter autentisk maskinvare, signal og bevegelse, er CRT uunngåelig.

Hvis vi er ute etter bekvemmelighet, lite plassbehov og muligheten til å gjengi dusinvis av forskjellige systemer, kan en PC og en god moderne skjerm være den beste helhetsløsningen.

Og hvis vi kan ha begge deler, selv om det bare er en liten 21-tommers CRT og en moderne skjerm på skrivebordet, har vi sannsynligvis det beste fra begge verdener.

Før vi avslutter, to ting.

Det første er at du trenger en god og passende kontroller for å emulere skikkelig. I denne artikkelen forklarer jeg de beste kontrollerne for spill avhengig av hvordan du bruker dem.

Det andre er at hvis du er ute etter best grafikkvalitet i retrospill, bør du prøve disse:

• De 10 Super Nintendo-spillene med best grafikk.
• De 10 Mega Drive-spillene med best grafikk.
• De 10 Neo Geo-spillene med best grafikk.