Waarom een 1000Hz monitor stiekem interessant is voor retro gamers

Toen LG vandaag een nieuwe UltraGear-monitor aankondigde met een duizelingwekkende verversingssnelheid van 1000Hz, moest ik eerlijk gezegd even met mijn ogen knipperen. Niet omdat het getal zo indrukwekkend klinkt, maar vooral omdat mijn eerste gedachte was: wie heeft hier in hemelsnaam iets aan? Zelfs de meest brute high-end pc’s hebben vandaag de dag moeite om zware games op een paar honderd frames per seconde te draaien, laat staan duizend.

Maar hoe dieper ik in de materie dook, hoe interessanter het werd. De werkelijke revolutie achter 1000Hz draait namelijk helemaal niet om méér frames voor e-sporters. Het gaat juist om iets wat retrofans al decennialang proberen terug te krijgen: de perfecte bewegingsscherpte van een beeldbuis.

Meer Hertz betekent niet automatisch meer fps

Laten we eerst een hardnekkig misverstand uit de wereld helpen: een Super Nintendo-game draait nog steeds op 60 beelden per seconde (of 50Hz, omdat wij in Europa op de tragere Europese PAL-versies speelde). Een PlayStation 1-game of originele Xbox-titel doet dat vaak ook. Een 1000Hz-monitor verandert daar helemaal niets aan. Super Mario World wordt niet ineens duizend keer zo snel en Sonic gaat er geen stap harder door rennen. De brondata blijft exact hetzelfde. Wat wél verandert, is de manier waarop die relatief schaarse beelden op je scherm verschijnen.

Waarom oude CRT-tv’s zo vloeiend aanvoelden

Veel retroliefhebbers zweren nog altijd bij een oude CRT-beeldbuis omdat bewegend beeld “scherper” en “vloeiender” aanvoelt. Dat is geen nostalgische verbeelding, maar puur het verschil in de techniek. Een CRT-tv tekent een beeld heel kort met een elektronenstraal, waarna het scherm direct weer dooft (zwart wordt). Het is een voortdurende cyclus van een fractie van een seconde beeld, gevolgd door een kort zwart moment en daarna pas het volgende frame.

Doordat het beeld steeds even verdwijnt, krijgen je ogen (of de verwerking in je hersenen) nauwelijks de kans om opeenvolgende frames in elkaar te laten overlopen. Het resultaat is een bijzonder scherp bewegend beeld zonder zichtbaar smeereffect.

Om dit probleem aan te pakken bestaat Black Frame Insertion (BFI). Kort gezegd bootsen moderne schermen hiermee een beeldbuis na door kunstmatig zwarte beelden tussen de spelbeelden te plaatsen (Beeld → Zwart → Beeld → Zwart). Het resultaat kan een scherper bewegend beeld.

Moderne LCD-, IPS- en OLED-schermen werken volgens het sample-and-hold-principe. Ze tonen een frame en houden dat vast totdat het volgende frame klaarstaat. Wanneer Sonic razendsnel door Green Hill Zone rent, of wanneer je horizontaal door een shoot-’em-up beweegt, volgen je ogen de vloeiende beweging terwijl het scherm eigenlijk stilstaande beelden laat zien. Juist dat verschil veroorzaakt motion blur in je eigen waarneming.

De vloek en zegen van BFI

Het nadeel is alleen behoorlijk groot. Omdat het scherm een deel van de tijd zwart blijft, zakt de helderheid flink in. Daarnaast zorgt BFI op 60Hz of 120Hz vaak voor een duidelijke flikkering waar sommige mensen hoofdpijn krijgen of er zelfs misselijk en duizelig van worden.

Waarom 1000Hz wél de heilige graal kan zijn

Hoe hoger de verversingssnelheid van een scherm, hoe vaker de pixels per seconde kunnen worden aangestuurd. Waar een 60Hz-scherm vastzit aan relatief lange beeldmomenten, kan een 1000Hz-paneel een seconde opdelen in piepkleine segmenten.

Stel dat een monitor zestig keer per seconde een nieuw frame ontvangt. Tussen frame A en frame B heeft een 1000Hz-monitor genoeg ruimte om het beeld heel kort weer te geven en vervolgens kleine zwarte pulsen toe te voegen. De zwarte periodes kunnen hierdoor veel korter en nauwkeuriger worden afgesteld dan bij traditionele schermen.

Dat brengt iets binnen bereik waar retrofans al jaren naar zoeken: CRT-achtige bewegingsscherpte zonder de heftige flikkering en met veel minder verlies aan helderheid.

Wat betekent dit voor de MiSTer FPGA?

Mijn retrohart ging natuurlijk meteen sneller kloppen bij de gedachte aan de MiSTer FPGA. Kan de DE-10 Nano straks 1000Hz uitsturen? Waarschijnlijk niet. De DE10-Nano-hardware loopt simpelweg tegen harde limieten aan op het gebied van bandbreedte en pixelklokken. Maar dat hoeft gelukkig ook helemaal niet. Een veel realistischer scenario is dat retrohardware zoals misschien een OSSC, RetroTink of een MiSTer, een perfect 60Hz- of 120Hz-signaal uitstuurt, waarna de monitor zelf via interne verwerking extra subframes en ultrakorte zwarte pulsen toevoegt.

Daarvoor zal een fabrikant wel een specifieke “Retro BFI”-modus moeten ontwikkelt. Een BFI die perfect synchroniseert met een 60Hz-signaal, dan zou je in één klap zowel motion blur als de nadelen van huidige BFI-technieken kunnen aanpakken.

Geen wondermiddel, voorlopig

Voordat we massaal een 1000Hz-scherm op het verlanglijstje zetten, blijft dit voorlopig vooral een theoretisch droomscenario. En we weten niet of er ook andere problemen op zullen duiken. Alles valt of staat met de implementatie van de fabrikant. Als de firmware niet goed is afgestemd op lagere invoersignalen, kan dat juist leiden tot extra inputlag, visuele artefacten of een onrustig beeld. Maar als een fabrikant de retrogemeenschap serieus neemt en die enorme bandbreedte inzet voor maximale bewegingsscherpte, dan zou een 1000Hz-monitor uiteindelijk weleens interest kunnen worden voor retrogamers! Ik hoop in ieder geval dat je nu iets meer begrijpt van het nut van een 1000Hz-scherm en nu niet een van de roepers bent die online achter zijn toetsenbord schreeuwt: 1000 frames wat moeten we daar nou mee!