Seu monitor 4K 60 Hz só funciona a 30 Hz? Porque acontece e como resolver

Há uns dias, ao trocar de monitor, me deparei com um problema bastante absurdo.

Tanto o antigo como o novo eram monitores 4K@60Hz, só que o novo é portátil (quero poder levá-lo facilmente) e tem apenas entrada de vídeo miniHDMI ou USB-C.

E claro, a placa gráfica que uso no meu desktop é uma Nvidia Quadro P620 profissional que só tem quatro saídas mini DisplayPort, a 4k@60Hz, isso sim

Obviamente não tenho um cabo miniDP para miniHDMI ou USB-C, porque é uma combinação bastante estranha. Por isso fiz o normal: testar os vários adaptadores que tinha em casa, que não são poucos.

Depois de testar várias combinações (mais abaixo conto quais são), o resultado ao ligar tudo foi 4K a 30 Hz.

Uma taxa de atualização ridícula para trabalhar. Se nunca a usou, experimenta pôr esses 30 Hz no seu equipamento e vai perceber o que quero dizer.

Resolvi. E sem comprar nada, ainda por cima. Já explico como, mas primeiro vale a pena perceber porque pode encontrar este problema mesmo quando, aparentemente, todo o seu hardware suporta 4K@60Hz.

O fato de o monitor e o PC suportarem 4K@60Hz não significa que vás obter 4K@60Hz. Considerações

Esse foi precisamente o meu erro inicial.

Parti do princípio de que, se o monitor suporta 4K@60Hz e a placa gráfica também, o lógico seria ligá-los e pronto. E isso seria verdade se pudéssemos unir diretamente os dois dispositivos com uma conexão compatível, ou seja, o cabo miniDP para miniHDMI ou USB-C que referi antes.

Mas se não o tem, o problema aparece quando coloca cabos e adaptadores entre ambos:

Placa placa gráfica > adaptador > conversor > cabo > outro adaptador > monitor.

No meu caso concreto, a cadeia inicial chegou a ser:

Placa placa gráfica > adaptador miniDP para DP > adaptador DP para HDMI > cabo HDMI > adaptador HDMI para miniHDMI > monitor.

Quase nada.

Sobretudo tendo em conta que cada um desses elementos tem de ser capaz não só de transportar um sinal 4K@60Hz (no meu caso todos conseguiam), mas também de não perder nada ao longo da cadeia completa, e aí é que estava o problema.

E isto é importante, porque aqui estamos falando de largura de banda, como quando falávamos de ADSL, e 4K a 24 Hz, 30 Hz, 50 Hz ou 60 Hz não exige a mesma largura de banda.  

Também não é igual transmitir a imagem com 8 ou 10 bits de profundidade de cor, com HDR ou sem ele, ou usando RGB, YCbCr 4:4:4 ou algum tipo de subamostragem de cor.

Cada um destes conceitos ocupa mais ou menos largura de banda e é a chave para conseguir a resolução pretendida, como veremos mais adiante.

Por agora, basta ficar com a ideia geral e saber que o primeiro requisito para conseguir 4K@60Hz é que a fonte de vídeo consiga gerar esse sinal.

A saída dseu PC pode (ou não) fornecer 4K@60Hz

Não tem a ver com a placa gráfica ser muito potente, embora provavelmente uma muito potente consiga. Nem com ser integrada ou dedicada.

Importa mais a conexão, porque DVI, DP, HDMI 1.4 e HDMI 2.0 não são a mesma coisa.

DVI não permite 4k@60Hz.

DisplayPort 1.2, que já tem alguns anos, permitia transportar 4K a 60 Hz com cor 4:4:4. A VESA indica precisamente 4K@60Hz como uma das capacidades do DP 1.2 usando HBR2. No meu caso, as quatro mini DisplayPort são 1.4, por isso não há problema.

Com HDMI a questão é um pouco mais complicada.

Precisa obrigatoriamente de HDMI 2.0 para ter 4K@60Hz?

Resposta curta: não, mas é o recomendado.

A resposta longa é que é o recomendado se quer 4K@60Hz com qualidade de cor completa, mas não é rigorosamente verdade que seja fisicamente impossível conseguir 4K@60Hz usando HDMI 1.4.

A própria especificação HDMI 1.4 contempla 3840×2160 a 24, 25 e 30 Hz, mas não a 60 Hz.

No entanto, a NVIDIA encontrou há anos uma forma bastante curiosa de contornar parcialmente essa limitação.

Em 2014, ativou em algumas placas Kepler e nos drivers R340 a possibilidade de enviar 4K@60Hz por meio de HDMI 1.4 usando YCbCr 4:2:0. Em vez de transmitir toda a informação de cor de cada pixel, reduzia a sua resolução e fazia o sinal caber dentro da largura de banda disponível.

Funcionava, embora tivesse truque.

Para vídeo podia ser uma solução perfeitamente razoável, porque grande parte do conteúdo audiovisual usa precisamente subamostragem de cor. E com videojogos, algo parecido (embora na época ninguém jogasse a 4K).

O problema aparecia sobretudo durante o trabalho no PC, porque o texto e determinados elementos da interface perdiam nitidez.

Na verdade, eu fiz o teste com a minha velha GTX-650, com HDMI 1.4, e ela dava 4k@60Hz sem problema… desde que não usasse uma folha de Excel enorme. Aí começavam a notar-se as limitações do truque.

O que nos interessa não é recuperar essa solução, mas perceber uma coisa:

4K@60Hz não é um único sinal.

Pode transmitir a mesma resolução e os mesmos 60 quadros por segundo usando quantidades de informação diferentes.

E isto será fundamental para resolver o nosso problema.

A diferença real entre 4K@60Hz e 4K@30Hz

3840×2160 são aproximadamente 8,3 milhões de pixels.

Se atualizar esses pixels 30 vezes por segundo, tem cerca de 249 milhões de pixels ativos por segundo. Se o fizer 60 vezes, são praticamente 498 milhões.

E isso sem contar os intervalos adicionais que fazem parte do sinal de vídeo nem outros fatores da transmissão.

Por isso, uma conexão pode funcionar perfeitamente a 4K@30Hz e deixar o tela preto quando selecione 4K@60Hz.

Pode até funcionar a 40, 45 ou 50 Hz e falhar daí para cima. Aliás, já adianto que foi exatamente isso que aconteceu no meu caso.

Os cabos não são binários

Outro ponto importante é que tendemos a pensar num cabo de uma forma bastante simples:

Ou funciona ou não funciona.

Mas quando estamos perto do limite de uma conexão de alta velocidade, as coisas podem ser bastante mais complexas.

Uma determinada combinação de cabos, conectores e adaptadores pode ter margem suficiente para transportar 4K@30Hz, mas não 4K@60Hz. 

Ou pode funcionar perfeitamente a 4K@50Hz e deixar de dar imagem quando lhe pede os dez quadros adicionais.

O comprimento, a qualidade do cabo, os conectores, as interferências e a eletrónica dos conversores podem afetar a integridade do sinal.

Por isso, a etiqueta “4K@60Hz” de um adaptador também não garante que sua combinação concreta vá funcionar a 4K@60Hz quando o juntas a outros elementos.

Os adaptadores complicam ainda mais o assunto

Se ligar DisplayPort a DisplayPort, o sinal não precisa de ser convertido para outro protocolo, mas quando faz DisplayPort > HDMI a situação muda.

Dependendo da saída e do adaptador, pode ser usada uma saída DisplayPort em modo duplo (DP++) ou feita uma conversão ativa entre os dois protocolos. E o resultado varia.

Também pode complicar ainda mais. Por exemplo:

miniDP > DP > HDMI > miniHDMI

Cada salto acrescenta um conector e, em alguns casos, mais eletrónica intermédia. Todos podem funcionar corretamente isoladamente e, mesmo assim, a combinação final ser mais delicada a frequências altas.

Mas espera, ainda há outro fator.

A comunicação entre a GPU e o monitor não inclui apenas a imagem

Além de tudo o que vimos, também entra em jogo a informação que o monitor comunica à placa gráfica, principalmente através do EDID, onde informa sobre as resoluções, frequências e modos que suporta.  

Idealmente, esta comunicação seria sempre transferida de forma direta e correta, mas os cabos e adaptadores entre ambos podem fazer com que determinadas possibilidades não sejam oferecidas corretamente.

Bem, e com tudo isto, o que fazemos?

A forma mais fácil seria comprar um cabo direto entre a GPU e o monitor, certificado para 4k@60Hz, e poupar-nos o problema.

Mas se não queremos gastar dinheiro sem necessidade, há outras opções a experimentar primeiro.

Como resolver uma conexão 4K@60Hz que fica presa nos 30 Hz

A ideia é experimentar soluções diferentes antes de comprar seja o que for.

Vou ordenar as verificações da mais simples à mais complicada. Assim pode usar estes passos como procedimento completo e parar assim que encontrar uma configuração que te convença.

Passo 1. Verifique a resolução e a frequência que está realmente usando

No Windows 11, vai a:

Configurações > Sistema > Tela > Tela avançado

Selecione o monitor (se tiver vários) e verifique duas coisas:

• Resolução ativa: 3840×2160.
• Taxa de atualização: 30, 50, 59,94, 60 Hz ou a que estiver a utilizar.

Não presuma que está a 60 Hz só porque selecionou uma resolução 4K. 

Passo 2. Verifique o que a fonte de vídeo consegue realmente fornecer

Procure as especificações da sua placa gráfica ou placa gráfica integrada e, sobretudo, da saída que está usando.

As GPUs costumam ter vários tipos de conexão e nem todas têm necessariamente as mesmas capacidades.

Se usa DisplayPort, verifique a versão e a resolução máxima. Se usa HDMI, faz o mesmo.

E lembre-se do que expliquei antes: o fato de uma saída ser HDMI 1.4 não significa automaticamente que nunca possa gerar 4K@60Hz, porque existem modos como o 4:2:0 que reduzem a largura de banda.

Passo 3. Verifique também a resolução e a entrada do monitor

Partindo do princípio de que seu monitor suporta 4k@60Hz, tem de verificar exatamente o mesmo que acabamos de fazer, mas na outra extremidade.

Alguns monitores têm várias entradas e nem todas oferecem as mesmas prestações.

É possível, por exemplo, que tenha:

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

Passo 4. Verifique o cabo e os adaptadores

A primeira coisa é verificar que seu cabo suporta 4k@60Hz e não fica limitado a 1080p ou 4k@30Hz.

Isto, que parece quase uma evidência, foi o que aconteceu quando a PlayStation 3 e a X-Box 360 foram lançadas há vinte anos: mesmo que comprasse a consola e tivesse um monitor capaz de FullHD (1080p), se o HDMI ligado fosse 1.2 (muitos eram na altura), ficava limitado a 720p.

Neste sentido, se puder usar DisplayPort de ponta a ponta, normalmente é preferível manter o mesmo protocolo em vez de o converter para HDMI.

Passo 5. Elimina todos os adaptadores que conseguir

Esta é provavelmente a recomendação mais simples de todo o artigo.

Se está usando miniDP > DP > HDMI > miniHDMI e consegue transformá-lo em miniDP > HDMI > miniHDMI ,melhor.

E se conseguir chegar a DisplayPort > DisplayPort, ainda melhor.

O mesmo acontece com USB-C: um monitor com entrada de vídeo USB-C pode estar na realidade a receber um sinal DisplayPort por meio de DisplayPort Alt Mode. Se seu PC já tem DisplayPort, um cabo adequado DP > USB-C pode evitar toda a conversão para HDMI.

Mas atenção aqui, porque muitos cabos USB-C > DisplayPort são unidirecionais. Ou seja, só enviam sinal de vídeo numa direção, normalmente do USB-C para DisplayPort (ou para HDMI, se for esse o caso)

Se quiser ligar uma saída DisplayPort a um monitor USB-C, precisa de um cabo que indique expressamente essa direção ou que seja bidirecional.

Em resumo, quanto menos conectores, conversões e dispositivos houver entre a placa gráfica e o monitor, menos pontos tem de investigar se alguma coisa der errado.

Passo 6. Testa os componentes separadamente

Se tem outro monitor, outro computador ou vários cabos em casa, tenta mudar apenas uma coisa de cada vez.

Por exemplo:

• Mesmo monitor e placa gráfica > outro cabo. Igual (dois HDMI diferentes) ou diferente (troca HDMI por DP).
• Mesma placa gráfica e combinação de cabos > outro monitor.
• Mesmo cabo > outro adaptador.

Porquê apenas uma coisa?

Porque se mudar três componentes ao mesmo tempo e funcionar, saberás que resolveu o problema, mas não terás ideia de qual deles o causava.

E, se voltar a acontecer -o que é provável se gosta de mexer em hardware como eu-, estará praticamente onde começou.

Passo 7. Se converter DisplayPort para HDMI, experimenta um conversor ativo

Se precisa de manter uma conexão DisplayPort > HDMI e seu adaptador atual está causando problemas, vale a pena verificar de que tipo é e que especificações oferece realmente.

Um adaptador ativo inclui eletrónica para converter o sinal DisplayPort em HDMI em vez de depender exclusivamente de a própria saída gerar um sinal HDMI compatível.

Isto pode ser especialmente útil quando procura 4K@60Hz, embora comprar um adaptador ativo também não garanta que qualquer combinação vá funcionar. Por isso, se não tem um cabo assim, não compre nada ainda e deixa esta solução para depois de testar as duas seguintes.

Passo 8. Reduza temporariamente o que está enviando

Antes de desistir dos 60 Hz, pode verificar se o problema está realmente relacionado com a largura de banda.

Experimente, se sua placa gráfica e o monitor oferecerem estas possibilidades:

• Desativar HDR.
• Usar 8 bits em vez de 10 bits.
• Verificar os formatos RGB e YCbCr disponíveis.
• Experimentar um modo de cor com menor largura de banda, quando existir.

Como eu dizia antes, não recomendo necessariamente deixar a área de trabalho a usar subamostragem 4:2:0, porque pode prejudicar bastante a definição do texto, mas como teste é muito útil. Sobretudo se o monitor começar a funcionar a 60 Hz quando reduz a informação transmitida.

Passo 9. Se 60 Hz não funcionar, experimenta 50 ou 45 Hz

E chegamos à solução que me parece mais interessante.

Porque existe um ponto intermediário entre 4K@60Hz e se resignar a 4K@30Hz.

Pode manter os 3840×2160 pixels e reduzir apenas a frequência.

Passar de 60 para 50 Hz reduz aproximadamente em 16,7 % o número de imagens transmitidas por segundo. Baixar para 45 Hz representa uma redução de 25 %.

Num área de trabalho, além disso, a diferença entre 30 e 50 Hz é muito mais evidente do que entre 50 e 60.

Por isso, se sua conexão -por qualquer motivo- estiver simplesmente perto do limite, pode encontrar algo bastante interessante: 4K@50Hz funciona perfeitamente enquanto 4K@60Hz dá tela preto

E pode ficar com esta resolução no futuro (trabalha-se bem), evitando comprar absolutamente nada.

Como criar uma resolução personalizada 4K@50Hz com NVIDIA

NVIDIA permite criar, a partir do Painel de controle, modos de tela que o monitor não oferece inicialmente.  

Além disso, disponibiliza o padrão CVT Reduced Blanking, que reduz os intervalos de blanking do sinal e, com isso, o pixel clock necessário.

O processo é este:

1. Abra o Painel de controle da NVIDIA. Pode fazê-lo clicando com o botão direito na área de trabalho ou procurando-o no Windows.
2. Entre em Tela > Alterar resolução. Selecione o monitor em que está enfrentando o problema.
3. Clique em Personalizar. Nessa janela poderá aceder às resoluções que não aparecem nas opções habituais.
4. Clique em Criar resolução personalizada. Mantenha a resolução horizontal em 3840 pixels e a vertical em 2160.
5. Altera a taxa de atualização para 50 Hz. Mantenha o tipo de varrimento em progressivo.
6. Selecione CVT Reduced Blanking ou CVT-RB em Temporização. Esta modalidade reduz parte dos intervalos adicionais usados entre imagens e permite conseguir um pixel clock mais baixo do que com uma temporização CVT convencional. Não precisa de alterar manualmente os valores avançados de sincronização, a menos que saiba exatamente o que está fazendo. Para este objetivo, deixar o CVT-RB calcular as temporizações é muito mais simples.
7. Clique em Testar. O tela pode ficar preto durante alguns segundos enquanto a NVIDIA verifique o novo modo. Se a imagem voltar e tudo aparecer corretamente, salve a resolução. Se não aparecer imagem, não confirme a alteração e espera que a configuração anterior volte.
8. Se 50 Hz não funcionar, repete o teste a uma frequência inferior. Eu começaria por 45 ou 40 Hz. Se uma delas funcionar, pode depois subir pouco a pouco até encontrar o limite real dsua conexão.

Com base no resultado, logo verá se é satisfatório ou não. Se for útil, conto o que aconteceu comigo depois de fazer assim:

• 4k@50Hz > Tela preto.
• 4k@42Hz > Utilizável, embora com efeito percetível (notava-se a ausência de Hz durante o trabalho).
• 4k@44Hz > Inutilizável, a imagem piscava.
• 4k@50Hz COM OUTRO CABO HDMI > Totalmente utilizável e sem diferença percetível face aos 60Hz. Fiquei satisfeito com isto.

E se tiver uma placa gráfica AMD?

A AMD tem praticamente o mesmo conceito dentro de AMD Software: Adrenalin Edition.

A opção chama-se Custom Resolutions. Pode criar um novo perfil, introduzir a resolução e a frequência pretendidas e fazer com que o próprio software verifique se o monitor aceita esse modo. A AMD mantém atualmente esta função e documenta oficialmente o procedimento.  

Portanto, se tem AMD, a ideia é exatamente a mesma:

3840×2160 > 50 Hz > testar.

E reduzir a frequência se não funcionar.

E com uma placa gráfica Intel?

Aqui, atualmente, é um pouco mais incómodo.

A Intel indica que a versão atual do Intel Graphics Command Center usa as resoluções fornecidas pelo Windows e já não permite criar resoluções personalizadas.  

Eu também não consegui fazê-lo com a placa gráfica integrada do meu equipamento (fiz o teste desativando a Nvidia).

Como alternativa, a Intel recomenda instalar Intel Graphics Command Center Beta, onde, segundo a documentação da Intel, existe um botão para as adicionar, mas eu não confirmei.

Portanto, a solução não é exclusiva da NVIDIA, embora na NVIDIA e na AMD seja mais direta.

Passo 10. Verifique se está tudo realmente funcionando à nova frequência

Ter imagem não termina o processo.

Volta a:

Configurações > Sistema > Tela > Tela avançado

e verifique se o Windows mostra 3840×2160 a 50 Hz ou a frequência que criou.

Depois pode usar um teste de movimento como TestUFO e verificar se o navegador está sincronizando aproximadamente à frequência que selecionou.

Se o Windows, o driver e um teste de atualização coincidirem, pode considerar a configuração válida.

Conclusões

A principal conclusão não é que deva pôr o monitor a 50 Hz. Isso não.

O importante é perceber que não deve tratar 30 e 60 Hz como as duas únicas possibilidades.

Se aparecer um tela preto precisamente ao aumentar a frequência, pode existir um ponto intermediário totalmente estável. Às vezes será 50 Hz, outras 45 e, como pude verificar com uma das minhas combinações, pode existir uma fronteira tão concreta como 43/44 Hz.

Claro que a solução ideal continua a ser esta:

GPU compatível > conexão direta com um cabo > monitor compatível.

Se conseguir eliminar adaptadores ou usar o cabo correto e obter 60 Hz, faz isso.

Mas se já tem uma instalação funcionando a 4K@30Hz e chegar aos 60 implica comprar cabos ou adaptadores sem sequer saber qual vai resolver o problema, eu experimentaria primeiro uma resolução personalizada.

É o passo 9 e demora cinco minutos.

Além disso, talvez aconteça com você como a mim e aprenda muito mais sobre resoluções, cor, tecnologia dos cabos e adaptadores.