Så spelar du retrospel med bästa grafikkvalitet

Om du har provat har du säkert märkt det: dagens 4K-tv-apparater är fantastiska och erbjuder en bildkvalitet som vi för bara några år sedan knappt kunde föreställa oss. Ändå ser en konsol från tiden före Play 3 eller Xbox 360 (PS2, Wii, Mega Drive eller Neo Geo, för att ta några olika exempel) sämre ut än på din bildrörs-tv från nittiotalet.

Problemet är att retrokonsoler inte utformade bilden med en digital 4K-skärm i åtanke, utan för CRT-tv, analoga signaler och mycket låga upplösningar.

När vi därför talar om att spela retrospel med den "bästa grafikkvaliteten" handlar det egentligen om att förbättra kvaliteten och troheten i hur vi ser dem, eftersom konsolens grafiska kraft var vad den var.

Och här finns ingen enda perfekt lösning, utan många ofullkomliga lösningar eller sådana som beror på smak. Vi kan söka bilden som ligger närmast originalet, maximal skärpa, bäst rörelse, högst bekvämlighet eller en balans mellan allt detta.

I den här artikeln, som skulle kunna ses som den andra delen av den här andra artikeln där jag berättade om hur retrospel faktiskt såg ut på sin tid, går jag igenom de här möjliga vägarna, med fokus på dem jag tycker är mest intressanta i dag.

Varför ser retrospel bättre ut på en CRT?

Först ett par videor så att du kan se skillnaderna.

8- och 16-bitarskonsoler:

Här länkar jag till en annan video med modernare spel.

Varför uppstår de här skillnaderna?

På en CRT byggs bilden inte upp på samma sätt som på en modern LCD eller OLED.

På en modern digital skärm har vi en fast matris av pixlar. Om vi visar en bild på 320 × 240 på en 4K-panel med 3840 × 2160, måste någon (själva skärmen eller en mellanliggande scaler) bestämma hur de få ursprungliga pixlarna ska omvandlas till de miljontals pixlarna på den här tv:n. Och beroende på skalningsmetod kan bilden se skarpare eller suddigare ut.

En CRT fungerar däremot på ett annat sätt. En elektronstråle sveper över skärmen rad för rad och får fosforn att avge ljus. Det finns inget digitalt pixelrutnät motsvarande det på en LCD, och den resulterande bilden beror också på bildröret, signalen som används, kabeln, pixelgeometrin, ljusstyrkan och många andra variabler.

Därför berodde det karakteristiska utseendet hos Mega Drive, SNES, Neo Geo eller PlayStation inte bara på bilden som konsolen genererade, utan även på själva tv:n och kablarna.

Därför visade två CRT-skärmar samma konsol på olika sätt. Och därför är det inte heller riktigt korrekt att tala om ett enda "CRT-utseende".

Rörelse är den stora fördelen som CRT fortfarande har

Nu när du åtminstone i stora drag känner till skillnaden mellan tekniken i gamla och moderna skärmar går vi vidare till den verkliga fördelen med CRT.

På en modern skärm är scanlines -de typiska svarta linjerna mellan pixlarna- och böjningen vid skärmens kanter som hör till CRT relativt enkla att simulera.

Det som verkligen är svårt att matcha är rörelsen.

En vanlig LCD-skärm fungerar med sample-and-hold: den visar varje bildruta och håller den synlig tills nästa kommer.  

På en CRT lyser fosforn upp när strålen passerar och därefter faller ljusstyrkan snabbt.

Därför kan ett spel som scrollar med 60 bilder per sekund se märkbart skarpare ut i rörelse på en CRT än på en LCD med 60 Hz, även om LCD-skärmen har mycket högre upplösning.

Det märks särskilt i spel med snabb scrollning: Sonic, Thunder Force IV, Metal Slug, F-Zero eller praktiskt taget vilket snabbt 2D-arkadspel som helst.

Du kanske tänker att det förändras med nya skärmar på 120 Hz eller 240 Hz, men som jag förklarar längre fram är det inte riktigt så.

Först tittar vi på de olika bildalternativen för retrospel.

Alternativ 1: originalkonsol + CRT + olika anslutningar

Om målet är att återskapa originalupplevelsen är den här kombinationen bäst:

Originalkonsol > bra analog signal > lämplig CRT.

Du behöver inte köpa en av de där enorma 29-tums-tv-apparaterna som med sin jättelika bakdel numera är nästan omöjliga att få plats med hemma. En 4:3-CRT på ungefär 14 till 21 tum är oftast en mycket smidigare lösning.

För system som i grunden är 4:3, som Mega Drive, SNES, Neo Geo, N64 eller stora delar av PS2-katalogen, är det faktiskt ännu mer logiskt än att leta efter en bredbildsmodell.

En annan viktig punkt är att skilja vanliga CRT-tv-apparater från många europeiska modeller på 100 Hz. De senare kunde vara fantastiska för tv och sammanflätad video (särskilt om du gillade den där hemvideoeffekten i filmer som jag avskydde), men de behandlade signalen innan den visades.  

Därför är det traditionella systemet med 240p/288p och 50/60 Hz bättre, eftersom de här konsolerna skickade ut bilder med dessa frekvenser beroende på om de var PAL (Europa) eller NTSC.

Videoanslutningen är nästan lika viktig som tv:n

Här behöver vi förklara varför samma konsol kan ge en väldigt annorlunda bild beroende på hur vi ansluter den TILL SAMMA SKÄRM.

Väldigt förenklat är ordningen följande om vi vill bevara så mycket information som möjligt från den analoga signalen:

RGB > S-Video > kompositvideo > RF.

Det betyder inte att komposit alltid är "dåligt", men nästan. Ja, vissa spel och grafiska effekter kan se bättre ut tack vare hur kompositsignalen blandar färger och detaljer, om utvecklarna tog hänsyn till det.

Men om vi söker trohet och skärpa är RGB oftast referensen på konsoler som erbjuder det. Och undvik RF (den anslutning som gick till tv-antennen och ställdes in som ännu en kanal) som pesten.

Tillämpat på varje konsol

PS2 fungerar till exempel utmärkt via RGB SCART på en europeisk CRT. Neo Geo och sannolikt dess framtida AES-version är andra exempel på hög bildkvalitet med RGB.

N64 är däremot ett annat fall. PAL-konsoler erbjuder inte RGB från fabrik och kan beroende på modell stödja S-Video (Super Video), så en CRT med S-Video-ingång kan vara särskilt intressant för en omodifierad Nintendo 64.

Wii och GameCube ligger precis mellan två generationer, så det blir lite mer komplicerat.

Wii kom ut halvvägs mellan CRT-världen och plattskärmarna. Därför låter Nintendo dig ställa in konsolen på 480i eller progressiv 480p, med bättre bild om du använder komponentkabel.

Titlar som Super Mario Kart eller Super Mario Galaxy drar nytta av detta med sitt bredbildsformat.

Kostnad

Det beror på vad du redan har:

• Originalkonsol: de är inte dyra, förutom Neo Geo som dessutom ska lansera sin AES+-version i september för 200€.
• Anslutningskablar: de är inte dyra, men du måste leta efter den kabel som ger bäst bild (undvik RF och, om möjligt, komposit via RCA).
• Tv: de finns i alla prisklasser och färger, men för 30€ kan du redan få en på begagnatplattformar. En Sony Black Trinitron kostar förstås betydligt mer och kanske inte är värd det för dig.

Alternativ 2: originalkonsol + scaler + modern skärm

Den andra stora möjligheten är att behålla originalhårdvaran men ersätta CRT:n med en videoprocessor.

Kedjan blir då:

Konsol > scaler > HDMI > modern skärm.

Här är det viktigt att skilja en riktig scaler från en billig HDMI-adapter.

En billig adapter omvandlar bara en analog signal till digital och lämnar en stor del av bildbehandlingen till tv:n. En bra retroprocessor kan däremot identifiera 240p korrekt, hantera 480i, styra bildförhållandet, minska latensen och bestämma exakt hur bilden ska skalas.

Scalers

Vilka alternativ har du?

GBS-C är ett av de mest intressanta budgetalternativen eftersom det hanterar 480i mycket bra och tar emot RGB och komponent. Den största begränsningen i en uppsättning som N64 + PS2 + Wii är att vanliga implementationer inte tar emot S-Video och kompositvideo direkt.

OSSC är enastående med RGB- och komponentsignaler, särskilt på 240p-system, men är inte heller den mest universella lösningen när vi har konsoler som är beroende av komposit eller S-Video.

RetroTINK är utformad just för att fylla det gapet.

Den nuvarande RetroTINK 6X CE tar till exempel direkt emot komposit, S-Video, RGB, komponent och VGA och kan behandla praktiskt taget alla vanliga signaler från klassiska konsoler och mata ut upp till 1440p, samtidigt som den erbjuder 1080p-lägen med hög uppdateringsfrekvens. Nackdelen är priset.

En utmärkt scaler kan återskapa scanlines, masker, bildförhållanden och nästan perfekt skalning, men om vi sedan ansluter resultatet till en vanlig LCD på 60 Hz kommer sample-and-hold-beteendet fortfarande att finnas kvar. Den kan inte ändra det tidsmässiga beteendet hos skärmen som kommer efter.

Det finns en variant av den här lösningen: att använda en CRT-datorskärm. Trots att det är en CRT behöver du en scaler för äldre konsoler på grund av skillnaden mellan de 15 Hz de skickar ut och de 31 Hz som skärmen förväntar sig.

Du kan få mycket, mycket hög grafikkvalitet, men också till en högre kostnad (jag utgår från att du redan har en HD-tv eller -skärm hemma).

Kostnad

Som tidigare beror det på vad du redan har, men jag kan säga direkt att det här alternativet är dyrare eftersom du byter kostnaden för CRT-tv:n mot kostnaden för scalern:

• Originalkonsol: samma som tidigare.
• Anslutningskablar: samma som tidigare.
• Scaler: det finns flera prisklasser, men om du vill ha något med bra kvalitet börjar de kring 80€.
• Nuvarande skärm: jag utgår från att du redan har en HD-skärm eller -tv.

Alternativ 3: PC-emulator + nuvarande skärm

Här dyker en tredje möjlighet upp.

Dagens emulatorer för maskiner som Mega Drive, SNES eller Neo Geo har nått en extraordinärt hög precision.

Genesis Plus GX, bsnes, Snes9x eller FinalBurn Neo kan återskapa dessa system med en sådan trohet att de viktiga skillnaderna för de flesta användare inte längre ligger lika mycket i emuleringen som i hur vi visar bilden.

En PC har dessutom en enorm fördel: vi kan styra utdataupplösning, skalning och filter helt och hållet.

Heltalsskalning: få varje pixel att passa igen

Anta att ett spel renderas i 320 × 240.

Om vi multiplicerar varje pixel exakt med fyra kan vi få 1280 × 960.

Varje ursprunglig pixel blir ett perfekt block på 4 × 4 fysiska pixlar.

Det är heltalsskalning.

När målupplösningen inte tillåter en exakt multiplikator måste vi interpolera, beskära eller lägga till kanter.

Vi behöver inte alltid fylla 100 % av skärmen. Ofta är det bättre att acceptera små svarta marginaler och behålla en ren geometri.

4K-skärmar har dessutom en enorm fördel: de har så många pixlar att de kan återge strukturer som tidigare var fysiska med mycket hög precision.

Så, nu knyter vi ihop allt detta.

CRT-shaders är mycket mer än att bara lägga till scanlines

Under lång tid hade CRT-filter ett ganska dåligt rykte eftersom många av dem inte gjorde mycket mer än att mörka ned varannan linje.

Dagens shaders är något helt annat. De kan återskapa olika fosformasker, aperture grille, shadow mask, bloom, halation, konvergens, krökning, diffusion, scanlines och till och med egenskaper hos analoga signaler som komposit.

På en 4K-skärm finns tillräckligt hög fysisk upplösning för att rita de här strukturerna med stor detaljrikedom.

Därför kan en stillbild i RetroArch med en bra CRT-shader i 4K se extremt lik ut en bildrörsskärm. Men problemet vi nämnde tidigare återstår: rörelsen.

120 Hz… eller 240 Hz

Nu blir det lite tekniskt.

Det finns en ganska vanlig missuppfattning. Om ett spel genererar 60 bilder per sekund och en 120 Hz-skärm helt enkelt visar varje bild två gånger.

Det förbättrar vissa aspekter av synkronisering och latens, men det halverar inte den visuella persistensen, vilket är just den punkt där CRT slår dagens paneler i rörelse.

För att minska den måste vi också styra hur länge varje bild förblir synlig.

Här kommer flera tekniker in.

BFI, eller Black Frame Insertion, lägger in mörka perioder mellan bilderna.

Systemen MBR, MPRT eller backlight strobing på vissa skärmar påverkar bakgrundsbelysningen: de stänger av den under en del av uppdateringen för att minska tiden som vi uppfattar varje bildruta.

Målet är liknande, men tekniskt är de inte exakt samma sak.

Vad får man ut av detta? Två saker: det positiva är att persistensen minskar och blir mer CRT-lik. Det negativa är att ett svart frame varannan bild gör spelets totala ljusstyrka lägre. Det är lätt att lösa genom att höja skärmens ljusstyrka.

Effekten vid 120 Hz är bra, men inte slutgiltig. Om du däremot gör samma sak på en 240 Hz-skärm kommer du mycket, mycket närmare resultatet från den ursprungliga CRT:n.

Om du alltså kombinerar shaders med den här tekniken för att mörka ned frames och gör det på en 4K-skärm med 240 Hz kommer du mycket, mycket nära känslan hos de ursprungliga CRT-skärmarna. Men du måste betala för en sådan skärm.

CRT Beam Simulator: använd de extra hertzen för att även simulera avsökningen

Med vilken som helst av skärmarna ovan kan du prova en av de mest intressanta lösningarna som dykt upp på senare tid: CRT Beam Simulator.

I stället för att bara ändra utseendet på varje bildruta använder den de extra uppdateringarna på en skärm med många Hz för att närma sig strålens och fosforns tidsmässiga beteende.

Den är särskilt utformad för högfrekventa LCD- och OLED-skärmar med sample-and-hold .  

Utvecklarna själva anger att den fungerar från 120 Hz, men att approximationen blir bättre ju fler uppdateringar vi har tillgängliga för varje uppdatering vi vill simulera: 240 Hz är bättre än 120 Hz och 480 Hz kan förbättra resultatet ytterligare.

För ett spel med 60 bilder per sekund är det lätt att förklara:

• Vid 120 Hz har vi två fysiska uppdateringar för att representera varje ursprunglig bildruta.
• Vid 240 Hz har vi fyra.

Det gör att belysningen, avsökningen och ljusnedgången kan fördelas mycket mer exakt. Det gör inte en LCD till en CRT, men förbättrar traditionella shaders.

4K 60 Hz eller Full HD 240 Hz?

Vid första anblicken kan valet verka svårt, men det är det inte.

Om budgeten inte räcker eller om du inte vill betala vad en 4K-skärm med 240 Hz kostar kan du sänka antingen upplösningen eller antalet Hz.

En 4K-skärm på 60 Hz har enormt många pixlar för att återge masker, scanlines och andra visuella detaljer, men mycket lite tidsmässigt utrymme för att simulera bildrörets beteende.

En Full HD-skärm på 240 Hz har mycket lägre rumslig upplösning, men erbjuder fyra uppdateringar för varje bildruta i ett spel på 60 Hz.

Vilket är bäst?

Det beror på vad vi värdesätter. För skärmbilder, perfekt definierad pixel art och visuellt komplexa shaders har 4K fördelen. För snabba spel kan 240 Hz vara mycket bättre tack vare skärpan i rörelse.

Enligt min mening är rörelsen viktigare när man försöker uppnå en CRT-effekt, eftersom Full HD redan i sig har mycket högre upplösning än de här retrokonsolerna.

Du kan också göra så här: skaffa en skärm som den här AOC eller den här Lenovo, som klarar 4K vid 60 Hz eller Full HD vid 240 Hz, och jämför vilket läge du gillar bäst.  

De kostar en tredjedel av en 4K-skärm med 240 Hz och dessutom kan du använda 4K som arbetsupplösning på din PC. De är inte CRT, men de liknar dem och tar mindre plats eftersom de saknar bildrörs-tv:ns stora bakdel.

Av alla dessa skäl skulle detta vara min rekommendation av alla alternativen.

Kostnad

Som alltid beror det på vad du redan har, men det kan vara det billigaste alternativet av alla:

• PC: jag utgår från att du har en. För att emulera system under PS2 och Wii duger nästan vad som helst som är yngre än 15 år.
• Anslutningskablar: dem har du redan, såvida det inte är en bärbar dator som du vill ansluta till en extern skärm. I vilket fall som helst räcker en vanlig HDMI-kabel.
• Nuvarande skärm: jag utgår från att du redan har en HD-skärm eller -tv, men om du vill köpa en med högre upplösning eller fler Hz för att komma närmare originalet finns allt från superbilliga Full HD-skärmar på 120 Hz (69€ för den här Xiaomi och 80€ för den här, bättre, LG) till över 500€ för en 4K-modell på 240 Hz, med modeller för 240€ som den här AOC eller den här Lenovo.

Alternativ 4: emulera med andra enheter, som Wii

Även om vi skulle kunna rekommendera en Raspberry Pi för detta gör prisökningen på grund av RAM-krisen att jag hellre väljer Nintendos maskin.

En Wii som modifierats för att köra homebrew är nämligen en mycket intressant maskin för att emulera 8- och 16-bitarssystem. Och den kostar nästan ingenting på Wallapop.

Den största fördelen är att när vi ansluter den till en CRT kan vi använda lågupplösta lägen som skickar ut en 240p-bild och därmed få originalupplösning, fysiska scanlines, rörelse, fosfor och geometri.

För Mega Drive och SNES är det en mycket attraktiv lösning. Neo Geo är något mer problematiskt på grund av Wii:s minnesbegränsningar och den enorma storleken (i MB) på vissa spel.

Ansluten till en modern skärm förlorar Wii däremot en del av den fördelen och vi blir åter beroende av 480p och efterföljande skalning.

Kostnad

Även här beror det på vad du redan har, men det kan vara det billigaste alternativet av alla:

• Wii: har du en, bra. Annars får du tag i en för 30€.
• Anslutningskablar: det beror på om det följer med komponentkabel eller inte. Hur som helst handlar det om småpengar.
• Skärm: om du väljer den här vägen antar jag att det är för att ansluta en CRT, så från 30€ på begagnatplattformar.

Moderna "pixel art"-spel är något annat

Om du liksom jag gillar snygg 2D-grafik kommer du säkert att lägga märke till aktuella släpp som Ninja Gaiden: Ragebound.

Hur fungerar det här spelet och hur kan du se det i all sin prakt?

Spelet arbetar med en mycket låg intern upplösning på 480 × 270 pixlar, men har från början utformats för moderna plattformar och tar därför hänsyn till dagens 4K-skärmar:

• 480 × 8 = 3840
• 270 × 8 = 2160

Det innebär att 480 × 270 px kan omvandlas exakt till 3840 × 2160 med heltalsskalning med en faktor på åtta (fyra för Full HD).

I det här fallet kan en 4K-skärm vara den perfekta enheten för att visa pixel arten exakt som konstnärerna har skapat den; de har faktiskt lagt till ett "CRT-filter" i spelets inställningar.

Det är ändå inte samma sak. En CRT har fördelen i rörelse och det ser riktigt bra ut, som den här användaren visar på Reddit.

Vilken lösning ger egentligen bäst kvalitet?

Det finns ingen universell vinnare.

Det vi söker	Konfiguration jag skulle välja
Maximal historisk trohet	Originalkonsol + CRT
Originalhårdvara på modern tv	Konsol + bra scaler
Emulering med maximal flexibilitet	PC + RetroArch
Bästa CRT-utseende på modern skärm	4K + CRT-shader
Bäst rörelse på LCD	120/240 Hz + tidsmässig simulering
Balans mellan bild och rörelse	4K med hög uppdateringsfrekvens
Lite utrymme	PC + snabb modern skärm
16-bitarssystem på CRT	Modifierad Wii + CRT

Och då har jag inte ens lagt till varianten "bekvämlighet", för särskilt smidiga var CRT-skärmar aldrig.

Kom i alla fall ihåg detta:

• En CRT kan vara mindre skarp och ändå återge den avsedda visuella känslan och rörelsen bättre.
• En 4K-skärm kan visa varje pixel med enastående precision och möjliggöra shaders som är omöjliga att återskapa vid lägre upplösningar.
• En 240 Hz-skärm kan offra upplösning för att återfå en del av CRT:ns rörelseskärpa.
• Och en bra scaler kan låta originalkonsolen leva vidare i en modern miljö.

Konfigurationen jag skulle välja i dag

Okej, det här är helt subjektivt, men om jag hade plats och ville kombinera trohet, bekvämlighet och pris skulle jag inte försöka hitta en enda skärm som klarar allt.

Jag skulle använda två:

• En relativt liten 4:3-CRT på ungefär 14 till 21 tum för originalhårdvara som verkligen drar nytta av den: N64, PS2, Neo Geo, 16-bitarskonsoler och ibland Wii. I mitt fall helst med platt bildyta.
• En modern skärm med hög uppdateringsfrekvens för emulering från PC.

Om jag bara kunde ha en har jag redan sagt det ovan: en skärm med 4K-läge på 120 Hz och Full HD på 240 Hz. För den som inte vill ha en CRT hemma är det förmodligen en av de intressantaste lösningarna i dag.

Andra, mer komplicerade alternativ

Innan vi avslutar får du ett par andra och mer komplicerade alternativ som kan passa i vissa fall.

Det första är att använda en projektor med snabb respons och stöd för lågupplösta signaler som 240p eller 480p. De här maskinerna har många anslutningar och bra bildomvandlare, så om du har en hemma kan du prova. Jag skulle dock inte köpa en enbart för detta.

Det andra är att bygga ett FPGA-system som MiSTer, som låter dig konfigurera logikkretsar för att parallellt återskapa originalhårdvarans beteende.

De kan kombinera mycket exakt hårdvaruåtergivning med lämpliga utgångar för både CRT och moderna digitala skärmar utan att du behöver tiotals konsoler.

Som sagt, två mycket, mycket specifika fall.

Slutsats: är en CRT fortfarande värd det?

Ja, men det är inte längre det enda sättet att spela gamla spel på ett troget sätt.

En CRT erbjuder naturligt något som vi fortfarande försöker återskapa på moderna skärmar: flexibel upplösning, analoga signaler, scanlines, fosfor och enastående rörelseskärpa.

Men avståndet har minskat enormt.

Noggrann emulering, en bra shader, korrekt skalning och en skärm med hög uppdateringsfrekvens kan ge en upplevelse som ligger mycket närmare originalet. Därför kanske frågan inte längre bör vara om en CRT är bättre än en modern skärm.

Frågan vi egentligen måste ställa oss är vilken del av originalupplevelsen vi vill bevara.

Om vi söker autentisk hårdvara, signal och rörelse är CRT:n oundviklig.

Om vi söker bekvämlighet, liten platsåtgång och möjlighet att återge tiotals olika system kan en PC och en bra modern skärm vara den bästa helhetslösningen.

Och om vi kan ha båda, även om det bara är en liten 21-tums-CRT och en modern skärm på skrivbordet, har vi förmodligen det bästa av två världar.

Innan vi avslutar, två saker.

Den första är att du behöver en bra och passande handkontroll för att emulera ordentligt. I den här artikeln förklarar jag de bästa handkontrollerna för spel beroende på hur du använder dem.

Den andra är att om du söker den bästa grafikkvaliteten i retrospel bör du prova de här:

• De 10 Super Nintendo-spelen med bäst grafik.
• De 10 Mega Drive-spelen med bäst grafik.
• De 10 Neo Geo-spelen med bäst grafik.