Veo que no lo entiendes XD.
Aunque dobles los pixels la resolución de la TV sigue siendo 640x480, y el escaneo entrelazado, es decir cada 1/50-60 de segundo sólo las líneas pares o impares se actualizan, haciendo por tanto desaparecer los scanlines propios de una resolución baja real, y de paso como consecuencia de que los pixels estén doblados el que éstos aparezcan mucho más evidentes (a 640x480 2x los pixeles se ven bastante cuadrados), mientras que en la resolución original 320x240 en la que un mismo campo (líneas pares u horizontales) cambia 60 o 50 veces por segundo el efecto es totalmente distinto.
Espero que con esto lo entiendas.
En este caso tenemos el Ghost ´n´ Goblins arcade (256x240, una resolución muy usada en consolas), escalado a 512x480 y enmarcado en una resolución de 640x480 (igual que haces tu con el 2x del neogenesis, salvo que aquí al tener menor resolución el juego no se llena la pantalla al completo)
Por el contrario aquí tenemos el juego funcionando en su resolución original, 256x240 progresivo.
Lo realmente importante de la segunda foto es ver como cada fila de pixeles corresponde exactamente con las líneas del escaneo de la tv, y como entre fila y fila de pixeles encontramos pequeñas filas negras que se corresponderían con la otra mitad de líneas de la TV que al ser una resolución progresiva no se actualizan y quedan en negro.
En cualquier caso, como ves en la segunda foto (a pesar de ser un emulador) tiene exactamente el mismo aspecto que la máquina original tenía, y es así por que se usa exactamente la misma resolución y refresco que la máquina original y una conexión RGB.
En realidad es una sólución que quizás solo los puristas apreciemos, pero sin ninguna duda es lo real. Cualquier cosa escalada a 640x480 u otra resolución es por definición imposible que tenga el mismo aspecto que tenía en la resolución original.
Por ultimo olvidas que la calibración del Neogenesis, también produce un escalamiento, lo que hace que seguramente en vez de 320x240 -> 640x480 estes mostrando una "ventana" de 600x440 o algo así para adaptar la imagen al overscan de tu TV, lo que producirá interpolación...vamos, que la Xbox se inventa los pixeles para cuadrar 640x480 en la ventana resultante de la calibración.
En fin, que dar el pego da, pero no es lo mismo