Ton moniteur 4K 60 Hz ne fonctionne qu’à 30 Hz ? Pourquoi et comment résoudre le problème

Il y a quelques jours, en changeant de moniteur, je suis tombé sur un problème assez absurde.

L’ancien comme le nouveau étaient des moniteurs 4K@60Hz, sauf que le nouveau est portable (je veux pouvoir l’emporter facilement) et ne dispose que d’une entrée vidéo miniHDMI ou USB-C.

Et bien sûr, la carte graphique que j’utilise sur mon PC de bureau est une Nvidia Quadro P620 professionnelle qui ne possède que quatre sorties mini DisplayPort, à 4k@60Hz tout de même

Évidemment, je n’ai pas de câble miniDP vers miniHDMI ou USB-C, car c’est une combinaison plutôt inhabituelle. J’ai donc fait ce qui semblait le plus logique : essayer les différents adaptateurs que j’avais chez moi, et ils sont assez nombreux.

Après avoir testé plusieurs combinaisons (je te les détaille plus bas), le résultat une fois tout branché est 4K à 30 Hz.

Un taux de rafraîchissement ridicule pour travailler. Si tu ne l’as jamais utilisé, fais l’essai et règle ta machine sur ces 30 Hz : tu verras ce que je veux dire.

J’ai résolu le problème. Et sans rien acheter, en plus. Je vais tu expliquer comment, mais il vaut d’abord la peine de comprendre pourquoi ce problème peut se produire même si, en apparence, tout ton matériel prend en charge le 4K@60Hz.

Ce n’est pas parce que ton moniteur et ton PC prennent en charge le 4K@60Hz que tu obtiendras du 4K@60Hz. Points à considérer

C’était précisément mon erreur au départ.

Je partais du principe que si le moniteur prend en charge le 4K@60Hz et la carte graphique aussi, il suffirait logiquement de les brancher. Et ce serait vrai si nous pouvions relier directement les deux appareils avec une connexion compatible, c’est-à-dire le câble miniDP vers miniHDMI ou USB-C que je mentionnais plus haut.

Mais si tu ne l’as pas, le problème apparaît lorsque tu places des câbles et des adaptateurs entre les deux :

Carte graphique > adaptateur > convertisseur > câble > autre adaptateur > moniteur.

Dans mon cas précis, la chaîne de départ est même devenue :

Carte graphique > adaptateur miniDP vers DP > adaptateur DP vers HDMI > câble HDMI > adaptateur HDMI vers miniHDMI > moniteur.

Presque rien.

Surtout quand on sait que chacun de ces éléments doit non seulement être capable de transporter un signal 4K@60Hz (c’était le cas de tous les miens), mais aussi que rien ne se perde dans l’ensemble de la chaîne, ce qui arrivait justement.

Et c’est important, parce que ce dont il est question ici, c’est de bande passante, comme quand on parlait de l’ADSL, et le 4K à 24 Hz, 30 Hz, 50 Hz ou 60 Hz ne demande pas la même bande passante.  

Transmettre l’image en profondeur de couleur 8 ou 10 bits, avec ou sans HDR, en RGB, YCbCr 4:4:4 ou avec un sous-échantillonnage de chrominance ne demande pas non plus la même chose.

Chacun de ces paramètres occupe plus ou moins de bande passante et constitue la clé pour obtenir la résolution souhaitée, comme nous le verrons plus loin.

Pour l’instant, retiens simplement l’idée générale et sache que la première condition pour obtenir du 4K@60Hz est que la source vidéo puisse générer ce signal.

La sortie de ton PC peut (ou non) produire du 4K@60Hz

Cela n’a rien à voir avec le fait que la carte graphique soit très puissante, même si une carte très puissante y arrivera probablement. Ni avec le fait qu’elle soit intégrée ou dédiée.

La connexion compte davantage, car DVI, DP, HDMI 1.4 et HDMI 2.0 ne sont pas équivalents.

Le DVI ne permet pas le 4k@60Hz.

DisplayPort 1.2, qui date déjà de quelques années, permettait de transporter du 4K à 60 Hz avec une couleur 4:4:4. VESA indique précisément le 4K@60Hz parmi les capacités du DP 1.2 avec HBR2. Dans mon cas, les quatre mini DisplayPort sont en 1.4, donc aucun problème.

Avec HDMI, la question est un peu plus compliquée.

Faut-il obligatoirement HDMI 2.0 pour avoir du 4K@60Hz ?

Réponse courte : non, mais c’est recommandé.

La réponse longue, c’est que c’est recommandé si tu veux du 4K@60Hz avec une qualité de couleur complète, mais il n’est pas strictement vrai qu’il soit physiquement impossible d’obtenir du 4K@60Hz avec HDMI 1.4.

La spécification HDMI 1.4 elle-même prévoit le 3840×2160 à 24, 25 et 30 Hz, mais pas à 60 Hz.

Cependant, NVIDIA a trouvé il y a des années une manière assez curieuse de contourner partiellement cette limitation.

En 2014, elle a activé sur certaines cartes Kepler et avec ses pilotes R340 la possibilité d’envoyer du 4K@60Hz via HDMI 1.4 en utilisant YCbCr 4:2:0. Au lieu de transmettre toutes les informations de couleur de chaque pixel, elle en réduisait la résolution afin que le signal tienne dans la bande passante disponible.

Ça fonctionnait, mais avec une astuce.

Pour la vidéo, cela pouvait être une solution tout à fait raisonnable, car une grande partie des contenus audiovisuels utilise justement le sous-échantillonnage de chrominance. Pour les jeux vidéo, c’était similaire (même si personne ne jouait en 4K à l’époque).

Le problème se voyait surtout quand on travaillait sur le PC, car le texte et certains éléments de l’interface perdaient en netteté.

J’ai d’ailleurs fait l’essai avec ma vieille GTX-650, en HDMI 1.4, et elle sortait du 4k@60Hz sans problème… tant que tu n’utilisais pas une énorme feuille Excel. C’est là que les limites de l’astuce devenaient visibles.

Ce qui nous intéresse n’est pas de ressusciter cette solution, mais de comprendre une chose :

Le 4K@60Hz n’est pas un signal unique.

Tu peux transmettre la même résolution et les mêmes 60 images par seconde avec des quantités d’informations différentes.

Et ce sera fondamental pour résoudre notre problème.

La vraie différence entre 4K@60Hz et 4K@30Hz

3840×2160 représente environ 8,3 millions de pixels.

Si tu rafraîchis ces pixels 30 fois par seconde, tu obtiens environ 249 millions de pixels actifs par seconde. À 60 fois, on arrive pratiquement à 498 millions.

Et cela sans compter les intervalles supplémentaires qui font partie du signal vidéo ni les autres facteurs de transmission.

C’est pourquoi une connexion peut fonctionner parfaitement en 4K@30Hz et afficher un écran noir dès que tu sélectionnes 4K@60Hz.

Elle peut même fonctionner à 40, 45 ou 50 Hz et échouer au-delà. Je peux d’ailleurs déjà te dire que c’est exactement ce qui s’est passé dans mon cas.

Les câbles ne sont pas binaires

Autre point important : nous avons tendance à envisager un câble de manière très simple :

Il fonctionne ou il ne fonctionne pas.

Mais quand on approche de la limite d’une connexion à haut débit, les choses peuvent devenir nettement plus complexes.

Une combinaison donnée de câbles, connecteurs et adaptateurs peut avoir assez de marge pour transporter du 4K@30Hz mais pas du 4K@60Hz. 

Ou fonctionner parfaitement en 4K@50Hz et cesser d’afficher une image quand on lui demande les dix images supplémentaires.

La longueur, la qualité du câblage, les connecteurs, les interférences et l’électronique des convertisseurs peuvent affecter l’intégrité du signal.

C’est pourquoi l’étiquette « 4K@60Hz » d’un adaptateur ne garantit pas non plus que ta combinaison précise fonctionnera en 4K@60Hz une fois associée à d’autres éléments.

Les adaptateurs compliquent encore les choses

Si tu connectes DisplayPort à DisplayPort, le signal n’a pas besoin d’être converti vers un autre protocole, mais lorsque tu fais DisplayPort > HDMI la situation change.

Selon la sortie et l’adaptateur, il peut s’agir d’une sortie DisplayPort en mode dual (DP++) ou d’une conversion active entre les deux protocoles. Et le résultat varie.

Tu peux aussi compliquer encore davantage les choses. Par exemple :

miniDP > DP > HDMI > miniHDMI

Chaque étape ajoute un connecteur et, dans certains cas, de l’électronique intermédiaire. Tous les éléments peuvent fonctionner correctement séparément et pourtant la combinaison finale devenir plus délicate à haute fréquence.

Mais attends, il y a encore un autre facteur.

La communication entre le GPU et le moniteur ne comprend pas seulement l’image

En plus de tout ce que nous avons vu, les informations que le moniteur communique à la carte graphique entrent également en jeu, principalement via l’ EDID, où il indique les résolutions, fréquences et modes qu’il prend en charge.  

Idéalement, cette communication serait toujours transmise directement et correctement, mais les câbles et adaptateurs placés entre les deux peuvent empêcher certaines possibilités d’être proposées correctement.

Bon, et avec tout ça, que fait-on ?

Le plus simple serait d’acheter un câble direct entre le GPU et le moniteur, certifié 4k@60Hz, et de nous épargner le problème.

Mais si nous ne voulons pas dépenser de l’argent inutilement, il y a d’autres solutions à essayer avant.

Comment réparer une connexion 4K@60Hz bloquée à 30 Hz

L’idée est d’essayer différentes solutions avant d’acheter quoi que ce soit.

Je vais classer les vérifications de la plus simple à la plus compliquée. Tu pourras ainsi utiliser ces étapes comme procédure complète et t’arrêter dès que tu obtiens une configuration qui te convient.

Étape 1. Vérifie la résolution et la fréquence réellement utilisées

Dans Windows 11, va dans :

Paramètres > Système > Affichage > Affichage avancé

Sélectionne le moniteur (si tu en as plusieurs) et vérifie deux choses :

• Résolution active : 3840×2160.
• Fréquence de rafraîchissement : 30, 50, 59,94, 60 Hz ou celle que tu utilises.

Ne suppose pas que tu es à 60 Hz simplement parce que tu as sélectionné une résolution 4K. 

Étape 2. Vérifie ce que la source vidéo peut réellement sortir

Recherche les spécifications de ta carte graphique ou de ton circuit graphique intégré et, surtout, de la sortie que tu utilises.

Les GPU disposent généralement de plusieurs types de connexion et elles n’ont pas nécessairement toutes les mêmes capacités.

Si tu utilises DisplayPort, vérifie sa version et sa résolution maximale. Si tu utilises HDMI, fais de même.

Et rappelle-toi ce qui a été expliqué plus haut : le fait qu’une sortie soit HDMI 1.4 ne signifie pas automatiquement qu’elle ne pourra jamais générer du 4K@60Hz, car des modes comme le 4:2:0 réduisent la bande passante.

Étape 3. Vérifie aussi la résolution et l’entrée du moniteur

En supposant que ton moniteur prenne en charge le 4k@60Hz, il faut vérifier exactement la même chose que nous venons de faire, mais à l’autre extrémité.

Certains moniteurs ont plusieurs entrées et elles n’offrent pas toutes les mêmes performances.

Tu peux par exemple disposer de :

• HDMI.
• DisplayPort.
• USB-C avec DisplayPort Alt Mode.
• VGA
• DVI

Étape 4. Vérifie le câble et les adaptateurs

La première chose à faire est de vérifier que ton câble prend en charge le 4k@60Hz et qu’il ne se limite pas à 1080p ou 4k@30Hz.

Cette évidence apparente est précisément ce qui s’est produit lors du lancement de la PlayStation 3 et de la X-Box 360 il y a vingt ans : même avec la console et un moniteur capable d’afficher du FullHD (1080p), si le câble HDMI connecté était en 1.2 (beaucoup l’étaient à l’époque), tu étais limité à 720p.

Dans ce sens, si tu peux utiliser DisplayPort de bout en bout, il est généralement préférable de conserver le même protocole plutôt que de le convertir en HDMI.

Étape 5. Supprime autant d’adaptateurs que possible

C’est probablement la recommandation la plus simple de tout l’article.

Si tu utilises miniDP > DP > HDMI > miniHDMI et que tu peux le transformer en miniDP > HDMI > miniHDMI ,c’est mieux.

Et si tu peux arriver à DisplayPort > DisplayPort, c’est encore mieux.

Il en va de même avec USB-C: un moniteur doté d’une entrée vidéo USB-C peut en réalité recevoir un signal DisplayPort via DisplayPort Alt Mode. Si ton PC possède déjà DisplayPort, un câble DP > USB-C adapté peut éviter toute conversion vers HDMI.

Mais attention ici, car de nombreux câbles USB-C > DisplayPort sont unidirectionnels. Autrement dit, ils n’envoient le signal vidéo que dans un seul sens, généralement de l’USB-C vers DisplayPort (ou vers HDMI, selon le cas)

Si tu veux connecter une sortie DisplayPort à un moniteur USB-C, il tu faut un câble indiquant explicitement ce sens ou un câble bidirectionnel.

En définitive, moins il y a de connecteurs, de conversions et d’appareils entre la carte graphique et le moniteur, moins tu auras de points à examiner si quelque chose ne fonctionne pas.

Étape 6. Teste les composants séparément

Si tu as un autre moniteur, un autre ordinateur ou plusieurs câbles chez toi, essaie de changer une seule chose à la fois.

Par exemple :

• Même moniteur et même carte graphique > autre câble. Du même type (deux HDMI différents) ou différent (tu remplaces HDMI par DP).
• Même carte graphique et même combinaison de câbles > autre moniteur.
• Même câble > autre adaptateur.

Pourquoi une seule chose ?

Parce que si tu changes trois composants en même temps et que cela fonctionne, tu sauras que le problème est résolu, mais tu n’auras aucune idée de celui qui le provoquait.

Et si cela t’arrive de nouveau -ce qui est probable si tu aimes bricoler comme moi-, tu seras pratiquement revenu au point de départ.

Étape 7. Si tu convertis DisplayPort en HDMI, essaie un convertisseur actif

Si tu dois conserver une connexion DisplayPort > HDMI et que ton adaptateur actuel pose problème, il vaut la peine de vérifier de quel type il s’agit et quelles spécifications il offre réellement.

Un adaptateur actif intègre de l’électronique pour convertir le signal DisplayPort en HDMI au lieu de dépendre exclusivement de la capacité de la sortie elle-même à générer un signal HDMI compatible.

Cela peut être particulièrement utile si tu cherches du 4K@60Hz, même si l’achat d’un adaptateur actif ne garantit pas non plus le fonctionnement de n’importe quelle combinaison. Donc, si tu n’en as pas déjà un, n’achète encore rien et garde cette solution pour après les deux suivantes.

Étape 8. Réduis temporairement ce que tu envoies

Avant d’abandonner les 60 Hz, tu peux vérifier si le problème est réellement lié à la bande passante.

Essaie, si ta carte graphique et ton moniteur proposent ces possibilités :

• Désactiver HDR.
• Utiliser 8 bits au lieu de 10 bits.
• Vérifier les formats RGB et YCbCr disponibles.
• Essayer un mode couleur nécessitant moins de bande passante, s’il existe.

Comme je le disais plus haut, je ne recommande pas forcément de laisser le bureau en sous-échantillonnage 4:2:0, car cela peut fortement dégrader la netteté du texte, mais c’est très utile comme test. Surtout si le moniteur commence à fonctionner à 60 Hz quand tu réduis la quantité d’informations transmises.

Étape 9. Si 60 Hz ne fonctionne pas, essaie 50 ou 45 Hz

Et nous arrivons à la solution que je trouve la plus intéressante.

Parce qu’il existe un compromis entre le 4K@60Hz et le fait de se résigner au 4K@30Hz.

Tu peux conserver les 3840×2160 pixels et réduire uniquement la fréquence.

Passer de 60 à 50 Hz réduit approximativement de 16,7 % le nombre d’images transmises par seconde. Descendre à 45 Hz représente une réduction de 25 %.

Sur un bureau, en plus, la différence entre 30 et 50 Hz est beaucoup plus évidente qu’entre 50 et 60.

Donc si ta connexion -pour une raison quelconque- est simplement proche de sa limite, tu peux découvrir quelque chose d’assez intéressant : le 4K@50Hz fonctionne parfaitement alors que le 4K@60Hz affiche un écran noir

Et tu peux conserver cette résolution à l’avenir (on travaille très bien ainsi), sans rien acheter du tout.

Comment créer une résolution 4K@50Hz personnalisée avec NVIDIA

NVIDIA permet de créer depuis son Panneau de configuration des modes d’affichage que le moniteur ne propose pas au départ.  

Il propose en plus la norme CVT Reduced Blanking, qui réduit les intervalles de blanking du signal et donc le pixel clock nécessaire.

Le processus est le suivant :

1. Ouvre le Panneau de configuration NVIDIA. Tu peux le faire en faisant un clic droit sur le bureau ou en le recherchant dans Windows.
2. Va dans Affichage > Changer la résolution. Sélectionne le moniteur sur lequel tu rencontres le problème.
3. Clique sur Personnaliser. Depuis cette fenêtre, tu pourras accéder aux résolutions qui n’apparaissent pas dans les options habituelles.
4. Clique sur Créer une résolution personnalisée. Conserve la résolution horizontale à 3840 pixels et la résolution verticale à 2160.
5. Règle la fréquence de rafraîchissement sur 50 Hz. Conserve le type de balayage en progressif.
6. Sélectionne CVT Reduced Blanking ou CVT-RB dans Temporisation. Ce mode réduit une partie des intervalles supplémentaires utilisés entre les images et permet d’obtenir un pixel clock plus faible qu’avec une temporisation CVT classique. Tu n’as pas besoin de modifier manuellement les valeurs avancées de synchronisation sauf si tu sais exactement ce que tu fais. Pour cet objectif, laisser CVT-RB calculer les temporisations est beaucoup plus simple.
7. Clique sur Tester. L’écran peut devenir noir pendant quelques secondes pendant que NVIDIA vérifie le nouveau mode. Si l’image revient et que tout s’affiche correctement, enregistre la résolution. Si aucune image n’apparaît, ne confirmes pas le changement et attends le retour à la configuration précédente.
8. Si 50 Hz ne fonctionne pas, recommence le test à une fréquence inférieure. Je commencerais par 45 ou 40 Hz. Si l’une fonctionne, tu pourras ensuite augmenter progressivement jusqu’à trouver la limite réelle de ta connexion.

Selon le résultat obtenu, tu verras si cela te convient ou non. Si cela peut t’aider, voici ce qui s’est passé dans mon cas en procédant ainsi :

• 4k@50Hz > Écran noir.
• 4k@42Hz > Utilisable, mais avec un effet perceptible (l’absence de Hz se sentait en travaillant).
• 4k@44Hz > Inutilisable, l’image clignotait.
• 4k@50Hz AVEC UN AUTRE CÂBLE HDMI > Parfaitement utilisable et sans différence perceptible par rapport aux 60Hz. Cette solution m’a satisfait.

Et si tu as une carte graphique AMD ?

AMD propose pratiquement le même concept dans AMD Software: Adrenalin Edition.

L’option s’appelle Custom Resolutions. Tu peux créer un nouveau profil, saisir la résolution et la fréquence souhaitées et laisser le logiciel vérifier si le moniteur accepte ce mode. AMD maintient toujours cette fonction et documente officiellement la procédure.  

Donc, si tu as AMD, l’idée est exactement la même :

3840×2160 > 50 Hz > tester.

Et réduire la fréquence si cela ne fonctionne pas.

Et avec une carte graphique Intel ?

Ici, c’est actuellement un peu plus contraignant.

Intel indique que la version actuelle de Intel Graphics Command Center utilise les résolutions fournies par Windows et ne propose plus la création de résolutions personnalisées.  

Je n’ai pas non plus réussi avec le circuit graphique intégré de ma machine (j’ai fait le test en désactivant la Nvidia).

Comme alternative, Intel recommande d’installer Intel Graphics Command Center Beta, où, selon la documentation Intel, un bouton permet de les ajouter, mais je ne l’ai pas vérifié moi-même.

La solution n’est donc pas exclusive à NVIDIA, même si elle est plus directe avec NVIDIA et AMD.

Étape 10. Vérifie que tout fonctionne réellement à la nouvelle fréquence

Le fait d’avoir une image ne termine pas le processus.

Retourne dans :

Paramètres > Système > Affichage > Affichage avancé

et vérifie que Windows affiche 3840×2160 à 50 Hz ou la fréquence que tu as créée.

Tu peux ensuite utiliser un test de mouvement comme TestUFO et vérifier que le navigateur se synchronise approximativement à la fréquence que tu as sélectionnée.

Si Windows, le pilote et un test de rafraîchissement concordent, tu peux considérer la configuration comme bonne.

Conclusions

La principale conclusion n’est pas que tu dois régler ton moniteur sur 50 Hz. Non, ce n’est pas ça.

L’important est de comprendre que tu ne devrais pas considérer 30 et 60 Hz comme les deux seules possibilités.

Si un écran noir apparaît précisément lorsque tu augmentes la fréquence, il peut exister un point intermédiaire parfaitement stable. Parfois ce sera 50 Hz, parfois 45 et, comme j’ai pu le constater avec l’une de mes combinaisons, la limite peut être aussi précise que 43/44 Hz.

Bien sûr, la solution idéale reste celle-ci :

GPU compatible > connexion directe par câble > moniteur compatible.

Si tu peux supprimer des adaptateurs ou utiliser le bon câble et obtenir 60 Hz, fais-le.

Mais si tu as déjà une installation qui fonctionne en 4K@30Hz et qu’atteindre 60 implique d’acheter des câbles ou des adaptateurs sans même savoir lequel résoudra le problème, j’essaierais d’abord une résolution personnalisée.

C’est l’étape 9 et cela te prendra cinq minutes.

Au passage, tu feras peut-être comme moi et apprendras beaucoup plus sur les résolutions, la couleur, la technologie des câbles et les adaptateurs.