Apple USB-C Digital AV MultiportアダプタのHDMI出力が4K 30Hzになる原因の考察

Apple USB-C Digital AV MultiportアダプタのHDMI出力が4K 30Hz上限になる場合があるらしく、その原因について考察してみました。

大前提

• Apple USB-C Digital AV Multiportアダプタは2種類ある
• 旧型 A1621 MJ1K2AM/A https://www.apple.com/jp/shop/product/MJ1K2AM/A
• 新型 A2119 MUF82ZA/A https://www.apple.com/jp/shop/product/MUF82ZA/A
• https://support.apple.com/ja-jp/HT207806
• https://applech2.com/archives/20190809-apple-usb-c-digital-av-multiport-adapter-now-support-hdmi-2-4k-60.html
• 旧型・新型どちらもDisplayPort Alternate Modeで映像を引っ張ってきている
• USB-C Digital AV MultiportアダプタのUSB-AポートはUSB 3.2 Gen 1 (5Gbps) でのデータ転送が可能 → USB Type-Cの高速差動ペア4レーンを、USBとDisplayPortそれぞれに2レーンずつ割り振っている

旧型 A1621 MJ1K2AM/Aが4k 30Hz上限になる理由

• HDMI出力がHDMI 1.4bなので4k 60Hzを出せない
• A1621のDisplayPort → HDMI変換チップはMegaChips STDP2650で、これがHDMI 1.4止まり
• http://www.chongdiantou.com/wp/archives/36190.html

新型 A2119 MUF82ZA/Aが4k 30Hz上限になる理由

• 旧型 A1621と違い、HDMI出力はHDMI 2.0なので4k 60Hz出力に対応している
• では、なぜ4k 30Hz上限になる場合があるのか → そもそも4k 30Hzまでの信号しか入力していないのでは？
• A2119の商品説明 (念のためのWayback Machine) によると、4k 30Hz上限なのは以下の機種

• MacBook Pro 13-inch
  • 13インチMBPは2016~2019の全モデルが4k 30Hz止まりらしいので、例として2019年モデルの仕様を見てみる https://support.apple.com/kb/SP795?locale=ja_JP
  • GPUはIntel Iris Plus Graphics 655
  • Iris Plus 655はGen 9.5 GraphicsなのでDisplayPortは1.2 https://en.wikichip.org/wiki/intel/microarchitectures/gen9.5
• MacBook Pro 15-inch 2016 https://support.apple.com/kb/SP749?locale=ja_JP
  • GPUはIntel HD Graphics 530とRadeon Pro 450/455/460のハイブリット
  • HD 630はGen 9 GraphicsなのでDisplayPortは1.2 https://en.wikichip.org/wiki/intel/microarchitectures/gen9
  • Radeon Pro 450/455/460もDisplayPortは1.2止まり https://web.archive.org/web/20170318083601/http://creators.radeon.com/radeon-pro/
• iMac 21-inch non-Retina 2017 https://support.apple.com/kb/SP758?locale=ja_JP
  • GPUはIntel Iris Plus Graphics 640
  • Iris Plus 640はGen 9.5 GraphicsなのでDisplayPortは1.2 https://en.wikichip.org/wiki/intel/microarchitectures/gen9.5
• Mac mini 2018 https://support.apple.com/kb/SP782?locale=ja_JP
  • GPUはIntel UHD Graphics 630
  • UHD 630はGen 9.5 GraphicsなのでDisplayPortは1.2 https://en.wikichip.org/wiki/intel/microarchitectures/gen9.5
• 4k 30Hzの機種は全てGPUがDisplayPort 1.2までしか対応していない

• 冒頭にも書いたけど、Apple USB-C Digital AV MultiportアダプタはUSB Type-Cの高速差動ペア4レーンを、USBとDisplayPortそれぞれに2レーンずつ割り振っている
• HBR2で2レーンだと帯域が10.80Gbps、実効データレートが8.64Gbps
• DisplayPortで4k 60Hzを伝送するには12.54Gbpsの帯域が必要 → HBR2 2レーンでは帯域が足りない
• DisplayPort 1.3/1.4のHBR3ではデータレートが向上しているので2レーンでも4k 60Hzを伝送できる
• 調べてないけど、新型 A2119で4k 60Hz出せる機種は全てGPUがDP1.3以降に対応しているはず

おしまい。

「ここ間違っているんじゃないの？」みたいなツッコミがあれば@hnpn914までどうぞ。