Twój monitor 4K 60 Hz działa tylko w 30 Hz? Dlaczego tak się dzieje i jak to naprawić

Kilka dni temu, po zmianie monitora, natknąłem się na dość absurdalny problem.

Zarówno stary, jak i nowy były monitorami 4K@60Hz, tyle że nowy jest przenośny (chcę móc łatwo go zabierać) i ma tylko wejście wideo miniHDMI lub USB-C.

I oczywiście karta graficzna, której używam w komputerze stacjonarnym, to profesjonalna Nvidia Quadro P620 mająca tylko cztery wyjścia mini DisplayPort, za to 4k@60Hz

Oczywiście nie mam kabla miniDP do miniHDMI ani USB-C, bo to dość nietypowe połączenie. Zrobiłem więc to, co naturalne: zacząłem testować różne adaptery, które miałem w domu, a mam ich niemało.

Po wypróbowaniu kilku kombinacji (niżej je opisuję) wynik po podłączeniu wszystkiego był taki: 4K przy 30 Hz.

Śmiesznie niska częstotliwość odświeżania do pracy. Jeśli nigdy jej nie używałeś, ustaw komputer na te 30 Hz i sam zobaczysz, o czym mówię.

Rozwiązałem problem. I to bez kupowania czegokolwiek. Zaraz powiem jak, ale najpierw warto zrozumieć, dlaczego możesz natrafić na ten problem, nawet jeśli pozornie cały twój sprzęt obsługuje 4K@60Hz.

To, że monitor i komputer obsługują 4K@60Hz, nie znaczy, że uzyskasz 4K@60Hz. Co warto wiedzieć

To był właśnie mój początkowy błąd.

Zakładałem, że jeśli monitor obsługuje 4K@60Hz i karta graficzna też, to wystarczy je połączyć i gotowe. I tak rzeczywiście byłoby, gdyby można było bezpośrednio połączyć oba urządzenia kompatybilnym przewodem, czyli wspomnianym wcześniej kablem miniDP do miniHDMI lub USB-C.

Jeśli jednak go nie masz, problem pojawia się, gdy między nimi umieścisz kable i adaptery:

Karta graficzna > adapter > konwerter > kabel > kolejny adapter > monitor.

W moim konkretnym przypadku początkowy łańcuch wyglądał nawet tak:

Karta graficzna > adapter miniDP do DP > adapter DP do HDMI > kabel HDMI > adapter HDMI do miniHDMI > monitor.

Prawie nic.

Zwłaszcza jeśli pamiętasz, że każdy z tych elementów musi nie tylko przenosić sygnał 4K@60Hz (w moim przypadku każdy potrafił), lecz także cały łańcuch nie może po drodze niczego stracić, a właśnie to się działo.

I to ważne, bo tak naprawdę chodzi tutaj o przepustowość, podobnie jak kiedyś przy ADSL, a 4K przy 24 Hz, 30 Hz, 50 Hz lub 60 Hz nie wymaga takiej samej przepustowości.  

Nie jest też obojętne, czy obraz przesyłasz z 8- czy 10-bitową głębią koloru, z HDR lub bez, w RGB, YCbCr 4:4:4 albo z jakąś formą podpróbkowania chrominancji.

Każdy z tych elementów zajmuje mniej lub więcej pasma i jest kluczem do uzyskania żądanej rozdzielczości, jak zobaczymy później.

Na razie wystarczy, że zapamiętasz ogólną zasadę i będziesz wiedzieć, że pierwszym warunkiem uzyskania 4K@60Hz jest to, aby źródło obrazu potrafiło wygenerować taki sygnał.

Wyjście twojego komputera może (albo nie może) podać 4K@60Hz

Nie chodzi o to, czy karta graficzna jest bardzo mocna, choć bardzo mocna prawdopodobnie sobie poradzi. Ani o to, czy jest zintegrowana, czy dedykowana.

Ważniejsze jest złącze, bo DVI, DP, HDMI 1.4 i HDMI 2.0 to nie to samo.

DVI nie obsługuje 4k@60Hz.

DisplayPort 1.2, który ma już trochę lat, potrafił przesyłać 4K przy 60 Hz z kolorem 4:4:4. VESA wymienia 4K@60Hz jako jedną z możliwości DP 1.2 z HBR2. W moim przypadku wszystkie cztery mini DisplayPort są w wersji 1.4, więc problemu nie ma.

Z HDMI sprawa jest trochę bardziej skomplikowana.

Czy HDMI 2.0 jest bezwzględnie potrzebne, aby uzyskać 4K@60Hz?

Krótka odpowiedź: nie, ale jest zalecane.

Dłuższa odpowiedź brzmi: jest zalecane, jeśli chcesz 4K@60Hz z pełną jakością koloru, ale nie jest ściśle prawdą, że uzyskanie 4K@60Hz przez HDMI 1.4 jest fizycznie niemożliwe.

Sama specyfikacja HDMI 1.4 obsługuje 3840×2160 przy 24, 25 i 30 Hz, ale nie przy 60 Hz.

NVIDIA znalazła jednak lata temu dość ciekawy sposób na częściowe obejście tego ograniczenia.

W 2014 na niektórych kartach Kepler i w sterownikach R340 włączyła możliwość wysyłania 4K@60Hz przez HDMI 1.4 przy użyciu YCbCr 4:2:0. Zamiast przesyłać pełną informację o kolorze każdego piksela, zmniejszała jej rozdzielczość i dzięki temu sygnał mieścił się w dostępnej przepustowości.

Działało, choć był w tym haczyk.

Do wideo mogło być to całkiem rozsądne rozwiązanie, bo duża część treści audiowizualnych i tak korzysta z podpróbkowania chrominancji. W grach podobnie (choć wtedy nikt nie grał w 4K).

Problem pojawiał się przede wszystkim podczas pracy na PC, bo tekst i niektóre elementy interfejsu traciły ostrość.

Sam przetestowałem to na mojej starej GTX-650 z HDMI 1.4 i bez problemu dawała 4k@60Hz… dopóki nie używałeś ogromnego arkusza Excela. Wtedy ograniczenia sztuczki stawały się widoczne.

Dla nas nie jest istotne przywracanie tego rozwiązania, tylko zrozumienie jednej rzeczy:

4K@60Hz nie jest jednym konkretnym sygnałem.

Możesz przesyłać tę samą rozdzielczość i te same 60 klatek na sekundę używając różnych ilości informacji.

I to będzie kluczowe dla rozwiązania naszego problemu.

Rzeczywista różnica między 4K@60Hz i 4K@30Hz

3840×2160 to około 8,3 miliona pikseli.

Jeśli odświeżasz te piksele 30 razy na sekundę, otrzymujesz około 249 milionów aktywnych pikseli na sekundę. Przy 60 razy jest to praktycznie 498 milionów.

I to bez liczenia dodatkowych odstępów będących częścią sygnału wideo oraz innych czynników transmisji.

Dlatego połączenie może działać idealnie w 4K@30Hz, a po wybraniu 4K@60Hz dać czarny ekran.

Może nawet działać przy 40, 45 lub 50 Hz i przestać działać powyżej. Mogę już zdradzić, że dokładnie tak było w moim przypadku.

Kable nie są binarne

Kolejna ważna rzecz: zwykle myślimy o kablu bardzo prosto:

Albo działa, albo nie działa.

Jednak gdy zbliżamy się do granicy szybkiego połączenia, sprawa może być znacznie bardziej złożona.

Dana kombinacja kabli, złączy i adapterów może mieć wystarczający zapas na 4K@30Hz, ale nie na 4K@60Hz. 

Albo działać idealnie przy 4K@50Hz i przestać wyświetlać obraz, gdy zażądasz tych dodatkowych dziesięciu klatek.

Długość, jakość okablowania, złącza, zakłócenia i elektronika konwerterów mogą wpływać na integralność sygnału.

Dlatego oznaczenie „4K@60Hz” na adapterze również nie gwarantuje, że twoja konkretna kombinacja po połączeniu z innymi elementami będzie działać w 4K@60Hz.

Adaptery jeszcze bardziej komplikują sprawę

Jeśli łączysz DisplayPort z DisplayPort, sygnał nie musi być konwertowany na inny protokół, ale gdy używasz DisplayPort > HDMI sytuacja się zmienia.

W zależności od wyjścia i adaptera może być użyte wyjście DisplayPort w trybie dual-mode (DP++) albo aktywna konwersja między oboma protokołami. A wynik bywa różny.

Możesz skomplikować to jeszcze bardziej. Na przykład:

miniDP > DP > HDMI > miniHDMI

Każdy etap dodaje złącze, a czasem dodatkową elektronikę pośrednią. Wszystkie elementy mogą działać prawidłowo osobno, a mimo to końcowa kombinacja będzie bardziej wrażliwa przy wysokich częstotliwościach.

Ale poczekaj, jest jeszcze jeden czynnik.

Komunikacja między GPU i monitorem obejmuje nie tylko obraz

Poza wszystkim, co już omówiliśmy, znaczenie ma też informacja przekazywana przez monitor karcie graficznej, głównie przez EDID, gdzie podawane są obsługiwane rozdzielczości, częstotliwości i tryby.  

Idealnie ta komunikacja zawsze byłaby przekazywana bezpośrednio i poprawnie, ale kable i adaptery pomiędzy urządzeniami mogą sprawić, że niektóre możliwości nie zostaną prawidłowo udostępnione.

Dobrze, więc co z tym wszystkim robimy?

Najłatwiej byłoby kupić bezpośredni kabel między GPU a monitorem, certyfikowany do 4k@60Hz, i oszczędzić sobie problemu.

Ale jeśli nie chcemy niepotrzebnie wydawać pieniędzy, najpierw możemy wypróbować inne rozwiązania.

Jak naprawić połączenie 4K@60Hz, które zatrzymuje się na 30 Hz

Chodzi o to, żeby wypróbować różne rozwiązania, zanim cokolwiek kupisz.

Ułożę kontrole od najprostszej do najbardziej skomplikowanej. Dzięki temu możesz potraktować te kroki jako pełną procedurę i zatrzymać się, gdy tylko znajdziesz konfigurację, która ci odpowiada.

Krok 1. Sprawdź, jakiej rozdzielczości i częstotliwości naprawdę używasz

W Windows 11 wejdź w:

Ustawienia > System > Ekran > Ekran zaawansowany

Wybierz monitor (jeśli masz ich kilka) i sprawdź dwie rzeczy:

• Aktywna rozdzielczość: 3840×2160.
• Częstotliwość odświeżania: 30, 50, 59,94, 60 Hz lub ta, której używasz.

Nie zakładaj, że masz 60 Hz tylko dlatego, że wybrałeś rozdzielczość 4K. 

Krok 2. Sprawdź, co naprawdę potrafi wysłać źródło obrazu

Sprawdź specyfikację karty graficznej lub zintegrowanej grafiki, a przede wszystkim, wyjścia, którego używasz.

GPU zwykle mają kilka rodzajów złączy i nie wszystkie muszą mieć takie same możliwości.

Jeśli używasz DisplayPort, sprawdź jego wersję i maksymalną rozdzielczość. Jeśli używasz HDMI, zrób to samo.

I pamiętaj o tym, co wyjaśniłem wcześniej: to, że wyjście jest HDMI 1.4, nie oznacza automatycznie, że nigdy nie może wygenerować 4K@60Hz, ponieważ istnieją tryby takie jak 4:2:0, które zmniejszają przepustowość.

Krok 3. Sprawdź również rozdzielczość i wejście monitora

Zakładając, że monitor obsługuje 4k@60Hz, trzeba sprawdzić dokładnie to samo co przed chwilą, tylko po drugiej stronie.

Niektóre monitory mają kilka wejść i nie wszystkie oferują takie same możliwości.

Możesz mieć na przykład:

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

Krok 4. Sprawdź kabel i adaptery

Najpierw należy sprawdzić, czy kabel obsługuje 4k@60Hz i nie kończy się na 1080p lub 4k@30Hz.

To, co brzmi niemal jak oczywistość, wydarzyło się podczas premiery PlayStation 3 i X-Box 360 dwadzieścia lat temu: nawet jeśli kupiłeś konsolę i miałeś monitor obsługujący FullHD (1080p), kabel HDMI w wersji 1.2 (wtedy bardzo częsty) ograniczał cię do 720p.

Jeżeli możesz używać DisplayPort od początku do końca, zwykle lepiej zachować ten sam protokół niż konwertować go na HDMI.

Krok 5. Usuń tyle adapterów, ile się da

To prawdopodobnie najprostsza rada w całym artykule.

Jeśli używasz miniDP > DP > HDMI > miniHDMI i możesz zmienić to na miniDP > HDMI > miniHDMI ,lepiej.

A jeśli możesz zejść do DisplayPort > DisplayPort, jeszcze lepiej.

To samo dotyczy USB-C: monitor z wejściem wideo USB-C może w rzeczywistości odbierać sygnał DisplayPort przez DisplayPort Alt Mode. Jeżeli komputer ma już DisplayPort, odpowiedni kabel DP > USB-C może całkowicie ominąć konwersję do HDMI.

Ale uważaj, bo wiele kabli USB-C > DisplayPort jest jednokierunkowych. Oznacza to, że przesyłają sygnał wideo tylko w jednym kierunku, zwykle z USB-C do DisplayPort (albo do HDMI, jeśli tak jest)

Jeśli chcesz podłączyć wyjście DisplayPort do monitora USB-C, potrzebujesz kabla, który wyraźnie obsługuje ten kierunek albo jest dwukierunkowy.

Krótko mówiąc: im mniej złączy, konwersji i urządzeń między kartą graficzną a monitorem, tym mniej punktów trzeba sprawdzać, gdy coś nie działa.

Krok 6. Testuj elementy osobno

Jeśli masz inny monitor, inny komputer albo kilka kabli w domu, próbuj zmieniać tylko jedną rzecz naraz.

Na przykład:

• Ten sam monitor i karta graficzna > inny kabel. Taki sam (dwa różne HDMI) lub inny (zamieniasz HDMI na DP).
• Ta sama karta graficzna i kombinacja kabli > inny monitor.
• Ten sam kabel > inny adapter.

Dlaczego tylko jedną rzecz?

Bo jeśli zmienisz trzy elementy naraz i zadziała, będziesz wiedzieć, że problem został rozwiązany, ale nie będziesz mieć pojęcia, który element go powodował.

A jeśli problem wróci -co jest prawdopodobne, jeśli tak jak ja lubisz grzebać w sprzęcie-, znajdziesz się praktycznie w punkcie wyjścia.

Krok 7. Jeśli konwertujesz DisplayPort na HDMI, wypróbuj aktywny konwerter

Jeśli musisz zachować połączenie DisplayPort > HDMI a obecny adapter sprawia problemy, warto sprawdzić, jakiego jest typu i jakie parametry rzeczywiście oferuje.

Aktywny adapter zawiera elektronikę konwertującą sygnał DisplayPort na HDMI, zamiast polegać wyłącznie na tym, że samo wyjście wygeneruje zgodny sygnał HDMI.

Może to być szczególnie przydatne przy 4K@60Hz, choć zakup aktywnego adaptera też nie gwarantuje działania każdej kombinacji. Jeśli takiego nie masz, jeszcze nic nie kupuj i zostaw to rozwiązanie na później, po wypróbowaniu dwóch kolejnych.

Krok 8. Tymczasowo zmniejsz ilość przesyłanych danych

Zanim zrezygnujesz z 60 Hz, możesz sprawdzić, czy problem rzeczywiście dotyczy przepustowości.

Jeśli karta graficzna i monitor dają taką możliwość, wypróbuj:

• Wyłącz HDR.
• Użyj 8 bitów zamiast 10 bitów.
• Sprawdź dostępne formaty RGB i YCbCr.
• Wypróbuj tryb koloru o mniejszym zapotrzebowaniu na przepustowość, jeśli jest dostępny.

Jak wspominałem, nie polecam koniecznie zostawiać pulpitu z podpróbkowaniem 4:2:0, bo może ono wyraźnie pogorszyć ostrość tekstu, ale jako test jest bardzo przydatne. Zwłaszcza jeśli monitor zaczyna działać w 60 Hz po zmniejszeniu ilości przesyłanych informacji.

Krok 9. Jeśli 60 Hz nie działa, wypróbuj 50 lub 45 Hz

I dochodzimy do rozwiązania, które wydaje mi się najciekawsze.

Bo istnieje punkt pośredni między 4K@60Hz a pogodzeniem się z 4K@30Hz.

Możesz zachować 3840×2160 pikseli i zmniejszyć tylko częstotliwość.

Przejście z 60 na 50 Hz zmniejsza liczbę przesyłanych obrazów na sekundę mniej więcej o 16,7 % . Zejście do 45 Hz oznacza redukcję o 25 %.

Na pulpicie różnica między 30 a 50 Hz jest też znacznie bardziej widoczna niż między 50 a 60.

Jeśli więc twoje połączenie -z jakiegokolwiek powodu- jest po prostu blisko swojej granicy, możesz odkryć coś ciekawego: 4K@50Hz działa idealnie, podczas gdy 4K@60Hz daje czarny ekran

I możesz zostać przy tej rozdzielczości na przyszłość (da się wygodnie pracować), nie kupując absolutnie niczego.

Jak utworzyć niestandardową rozdzielczość 4K@50Hz w NVIDIA

NVIDIA pozwala w Panelu sterowania tworzyć tryby obrazu, których monitor początkowo nie oferuje.  

Udostępnia też standard CVT Reduced Blanking, który zmniejsza przerwy wygaszania sygnału, a wraz z nimi pixel clock wymagany.

Proces wygląda tak:

1. Otwórz Panel sterowania NVIDIA. Możesz to zrobić, klikając prawym przyciskiem myszy pulpit lub wyszukując go w Windows.
2. Wejdź w Ekran > Zmień rozdzielczość. Wybierz monitor, na którym występuje problem.
3. Kliknij Dostosuj. W tym oknie uzyskasz dostęp do rozdzielczości, których nie ma w standardowych opcjach.
4. Kliknij Utwórz rozdzielczość niestandardową. Pozostaw rozdzielczość poziomą na 3840 pikseli, a pionową na 2160.
5. Ustaw częstotliwość odświeżania na 50 Hz. Pozostaw typ skanowania jako progresywny.
6. Wybierz CVT Reduced Blanking lub CVT-RB w sekcji Timing. Ten tryb zmniejsza część dodatkowych przerw używanych między obrazami i pozwala uzyskać pixel clock niższy niż przy standardowym timingu CVT. Nie musisz ręcznie zmieniać zaawansowanych wartości synchronizacji, chyba że dokładnie wiesz, co robisz. W tym celu znacznie prościej pozwolić CVT-RB obliczyć timingi.
7. Kliknij Testuj. Ekran może na kilka sekund stać się czarny, gdy NVIDIA sprawdza nowy tryb. Jeśli obraz wróci i wszystko wygląda prawidłowo, zapisz rozdzielczość. Jeśli obraz się nie pojawi, nie potwierdzaj zmiany i poczekaj na powrót poprzedniej konfiguracji.
8. Jeśli 50 Hz nie działa, powtórz test z niższą częstotliwością. Zacząłbym od 45 lub 40 Hz. Jeśli jedna z nich zadziała, możesz potem stopniowo zwiększać wartość, aż znajdziesz rzeczywistą granicę połączenia.

Na podstawie wyniku zobaczysz, czy ci to odpowiada. Jeśli może ci się przydać, oto co wydarzyło się u mnie po takim podejściu:

• 4k@50Hz > Czarny ekran.
• 4k@42Hz > Da się używać, choć efekt jest zauważalny (podczas pracy czuć brak Hz).
• 4k@44Hz > Nie da się używać, obraz migotał.
• 4k@50Hz Z INNYM KABLEM HDMI > W pełni używalne i bez zauważalnej różnicy względem 60Hz. Z tego byłem zadowolony.

A jeśli masz kartę graficzną AMD?

AMD ma praktycznie to samo rozwiązanie w AMD Software: Adrenalin Edition.

Opcja nazywa się Custom Resolutions. Możesz utworzyć nowy profil, podać żądaną rozdzielczość i częstotliwość oraz pozwolić programowi sprawdzić, czy monitor akceptuje ten tryb. AMD nadal udostępnia tę funkcję i oficjalnie dokumentuje procedurę.  

Jeśli więc masz AMD, pomysł jest dokładnie taki sam:

3840×2160 > 50 Hz > test.

I zmniejsz częstotliwość, jeśli nie działa.

A co z kartą graficzną Intel?

Obecnie jest tu trochę mniej wygodnie.

Intel podaje, że aktualna wersja Intel Graphics Command Center korzysta z rozdzielczości dostarczanych przez Windows i nie pozwala już tworzyć rozdzielczości niestandardowych.  

Mnie również nie udało się tego uzyskać na zintegrowanej grafice mojego komputera (testowałem po wyłączeniu Nvidia).

Alternatywnie Intel zaleca zainstalowanie Intel Graphics Command Center Beta, gdzie według dokumentacji Intela znajduje się przycisk do ich dodawania, ale sam tego nie potwierdziłem.

Rozwiązanie nie jest więc wyłączne dla NVIDIA, choć w NVIDIA i AMD jest bardziej bezpośrednie.

Krok 10. Sprawdź, czy wszystko naprawdę działa z nową częstotliwością

Sam fakt, że pojawia się obraz, nie kończy procesu.

Wróć do:

Ustawienia > System > Ekran > Ekran zaawansowany

i sprawdź, czy Windows pokazuje 3840×2160 przy 50 Hz lub utworzoną przez ciebie częstotliwość.

Następnie możesz użyć testu ruchu, takiego jak TestUFO i sprawdzić, czy przeglądarka synchronizuje się mniej więcej z wybraną częstotliwością.

Jeśli Windows, sterownik i test odświeżania pokazują to samo, możesz uznać konfigurację za poprawną.

Wnioski

Najważniejszy wniosek nie brzmi: ustaw monitor na 50 Hz. Nie o to chodzi.

Ważne jest, żebyś zrozumiał, że nie powinieneś traktować 30 i 60 Hz jako jedynych dwóch możliwości.

Jeśli czarny ekran pojawia się dokładnie przy zwiększaniu częstotliwości, może istnieć całkowicie stabilny punkt pośredni. Czasem będzie to 50 Hz, czasem 45, a jak sprawdziłem przy jednej z moich kombinacji, granica może być tak konkretna jak 43/44 Hz.

Oczywiście idealne rozwiązanie nadal wygląda tak:

Kompatybilny GPU > bezpośrednie połączenie kablem > kompatybilny monitor.

Jeśli możesz usunąć adaptery albo użyć właściwego kabla i uzyskać 60 Hz, zrób to.

Jeśli jednak masz już instalację działającą w 4K@30Hz, a osiągnięcie 60 wymaga kupowania kabli lub adapterów bez wiedzy, który rozwiąże problem, najpierw wypróbowałbym rozdzielczość niestandardową.

To krok 9 i zajmie ci pięć minut.

Przy okazji może jak ja nauczysz się po drodze znacznie więcej o rozdzielczościach, kolorach, technologii kabli i adapterach.