Homebrew-Projekt InkBoy: Spiele für Game Boy laufen mit 30 FPS auf E-Paper
E-Paper ist für statische Inhalte ausgelegt, doch InkBoy bringt Super Mario Land auf einem 1,54-Zoll-Display mit 30 FPS zum Laufen. Ein teilweise mit KI-Hilfe entwickelter Treiber bildet gezielt die vier Graustufen des Game Boy ab. Die hohe Aktualisierungsrate könnte jedoch zulasten der Hardware gehen.
Mario rennt auf E-Paper
Die technischen Grenzen von E-Paper-Displays stehen schnellen Bildwechseln eigentlich entgegen. Um dennoch die für komfortables Spielen erforderlichen Aktualisierungsraten zu erreichen, nutzt das Homebrew-Projekt InkBoy deren wellenformbasierte Ansteuerung gezielt aus. Die Software lädt und entlädt die für Schwarz und Weiß verantwortlichen Pixel beziehungsweise Pigmente mit hoher Geschwindigkeit und ermöglicht dadurch bewegte Bildinhalte, die dem LCD des ursprünglichen Game Boy entsprechen sollen. Der Modder Bo Made It demonstriert das Verfahren mit Super Mario Land auf einem selbst aufgebauten System, das ein 1,54-Zoll-Display und ein von einem ESP32-S3 angetriebenes E-Paper-Board kombiniert. Flüssige 30 FPS sind damit bereits möglich. Das entspricht allerdings weiterhin nur der Hälfte des Originals, dessen Display seinerzeit mit 60 Hz arbeitete.
Hohe Rate durch gezielte Unterbrechung
Für die vier charakteristischen monochromen Abstufungen des Game Boy experimentierte Bo Made It zunächst mit Dithering, wobei das Ergebnis jedoch nicht überzeugend ausgefallen sein soll. Bei weiteren Versuchen fiel ihm auf, dass ein E-Paper-Pixel während des Wechsels zwischen Schwarz und Weiß vorübergehend einen Grauton annimmt, weil sich das Pigment nicht augenblicklich verändert. Daraus entstand der Ansatz, diesen Übergang gezielt vorzeitig zu stoppen. Ein mit Unterstützung durch KI entwickelter Treiber setzt genau dieses Prinzip um: Statt einen Pixel vollständig von Weiß nach Schwarz wechseln zu lassen, wird der Vorgang an einer Zwischenposition angehalten. Auf diese Weise lassen sich mit einer für E-Paper-Displays hohen Geschwindigkeit kontrollierte Graustufen erzeugen, über die InkBoy die vier Abstufungen der ursprünglichen Game-Boy-Darstellung nachbildet. Für eine Aktualisierung soll das System nun rund 300 Millisekunden benötigen, was gegenüber den zuvor etwa 3 FPS des eigentlichen Treibers eine deutliche Steigerung darstellt.
Hohe Belastung für die Technik
Offen bleibt, welche langfristigen Folgen diese ungewöhnliche Betriebsweise für die Hardware hat. E-Paper-Displays sind grundsätzlich nicht für kontinuierliche Aktualisierungen mit hohen Bildraten konzipiert. Gleichzeitig gibt es inzwischen zahlreiche Monitore und Tablets mit dieser Display-Technik, die spezielle Profile für schnelle Bewegungen bei Videos oder Spielen bieten sollen. Überzeugen kann die Umsetzung allerdings nur in wenigen Fällen, und selbst dann bleiben zahlreiche Kompromisse wie Ghosting bestehen. Beim InkBoy sollen die permanenten Refresh-Vorgänge sowohl das Display als auch den Prozessor entsprechend stark belasten. Wie lange ein E-Reader unter diesen Bedingungen durchhält und ob sich dadurch seine Lebensdauer verkürzt, ist bislang nicht bekannt.
Technische Details als Open Source veröffentlicht
InkBoy bleibt nicht auf eine reine Technikdemonstration beschränkt. Bo Made It hat den Code des Projekts bereits als Open Source auf GitHub veröffentlicht. Dort lassen sich außerdem die Konstruktionsunterlagen für die 3D-gedruckte Steuereinheit herunterladen, die im Demonstrationsvideo verwendet wird.
Ein E-Ink-Game-Boy ist grundsätzlich keine Premiere, bisherige Umsetzungen setzten jedoch stets auf vollständig angepasste Hardware. Damit ließ sich die übliche Konstruktion von E-Ink-Bildschirmen umgehen und stattdessen ein eigenes, schnelleres Display realisieren. Bo Made It verfolgt einen anderen Ansatz und verwendet handelsübliche Hardware sowie einen eigens entwickelten Treiber.