顯示卡一個 DP 口接兩個/三個顯示器點解得/唔得?DisplayPort MST 串接、頻寬分配同顯示器串接排查指南
重點摘要
一個 DP 口串接多台顯示器靠 MST 分派訊號,唔係供電分線。成條鏈共用頻寬,拓撲、設定同頻寬任何一環錯都會認唔到。
先講清題目:呢個串接係訊號串接,唔係供電分線
顯示卡一個 DP 口接兩個顯示器,聽落好似一條線分叉去兩邊,但呢個理解一開始就錯咗方向。本批講嘅串接,正式名稱係 DisplayPort Multi-Stream Transport,簡稱 MST。佢嘅意思係,顯示卡一個 DP 輸出入面同時載住多個獨立畫面訊號,經第一台顯示器內置嘅分支裝置,或者經一個外置 MST 分支裝置,將唔同畫面分派去第二台、第三台顯示器。每一台顯示器最後顯示嘅內容可以完全唔同,喺 Windows 入面就係延伸桌面。
呢個概念必須同三樣嘢分開。第一,佢唔係供電線一分二,唔係拖板,唔係將一條電源線分俾兩台顯示器用。電源點分配,完全唔會影響訊號拓撲點行;顯示器有電著機,唔等於訊號鏈已經接啱。第二,佢唔係一般 DP 一分二分線器將同一個畫面複製去兩台顯示器。複製係鏡像,每台睇到同一樣嘢;MST 延伸係每台睇到唔同嘢,兩者喺系統入面嘅處理方式完全唔同。複製輸出嘅問題,包括複製去擷取卡嘅情況,屬於本批另一篇文章嘅範圍,本文只會用複製嚟做對比,唔會展開講。第三,佢唔係 HDMI 串接。HDMI 本身並無呢種鏈式串接設計,將訊號轉做 HDMI 之後,鏈就會喺嗰個位完結,後面唔可以再串落去。
好多用家買錯嘢、接錯線,根源都係未分清呢三樣。接線之前先問自己一句:我要嘅係每台唔同畫面嘅延伸,定係每台同一個畫面嘅鏡像?如果答案係鏡像,MST 根本唔係必要條件,唔好將成套 MST 診斷套落去。如果答案係延伸,先至值得繼續睇落去,對規格、對拓撲、對頻寬。
MST 拓撲:源頭、分支、終端三層,唔係平行分線
MST 拓撲有三層角色。源頭係顯示卡或者手提電腦嘅 DP 輸出,亦可以係支援 DP Alt Mode 嘅 USB-C 輸出或者 Thunderbolt 輸出,實際支援範圍要以個別裝置嘅廠方說明為準。分支裝置係關鍵一層,佢可以係第一台顯示器內置嘅 MST 分支功能,或者係一個獨立嘅外置 MST 分支裝置。佢嘅工作係將一條 DP 主連結入面嘅多個畫面訊號,逐個分派去唔同輸出。終端就係每一台真正顯示畫面嘅顯示器。
典型嘅顯示器串接走線係咁:顯示卡 DP 輸出接去第一台顯示器嘅 DP 輸入,第一台顯示器嘅 DP 輸出再接去第二台顯示器嘅 DP 輸入,第二台顯示器嘅 DP 輸出再接去第三台顯示器嘅 DP 輸入。外置分支裝置版本就唔同:顯示卡 DP 輸出接去分支裝置嘅輸入,分支裝置嘅幾個輸出各自用獨立線接去每一台顯示器嘅 DP 輸入。兩種走線睇落唔同,但邏輯一樣:訊號由源頭出發,經過一個分支點先至分開,唔係由源頭直接平行分叉。
呢度有一個最常見嘅選購錯誤,就係以為顯示器有兩個 DP 插頭就一定可以做中間節點。事實上,兩個插頭可以兩個都係 DP 輸入,咁樣嘅顯示器只能做鏈尾,完全唔可以再將訊號傳去下一台。判斷方法只有一個:睇規格表有冇寫明 DP 輸出或者 MST 輸出。規格表冇寫,就當佢冇,唔好憑插頭數量推斷。冇 DP 輸出嘅顯示器要加入多屏組合,正確做法係用外置分支裝置,或者將佢放喺鏈尾,唔好硬將佢擺喺中間再期望後面仲有畫面。
另一個相關概念係,鏈尾嗰台顯示器本身唔需要支援 MST,因為佢唔使再傳訊號落去。但鏈入面任何一台要再傳落去嘅中間顯示器,就必須係支援 MST 嘅分支裝置。廠方指南亦有同一原則:只有首台顯示器必須支援 DP 1.2 或以上同 MST,後續顯示器唔需要。呢個原則可以幫讀者慳錢:唔使台台都買最高規格,但中間節點嗰台就絕對唔可以慳錯地方。
部分 docking station 亦要特別留意。部分用 DisplayLink 視訊技術嘅 docking station,本身並唔支援 MST 鏈式串接,廠方對個別系列有相關說明。嗰類 docking station 唔好當成 MST 分支裝置用,否則接極都只會得鏡像或者只認到一台,問題唔係線材,亦唔係顯示卡,而係 docking station 本身嘅技術路線根本唔同。
SST 同 MST:同一個插頭,兩種模式
同一個 DP 插頭可以行兩種模式。SST 即係單一訊號傳輸,一條 DP 連結只傳一個畫面。就算後面接咗分支裝置或者第二台顯示器,系統都只會認到一個畫面,其餘顯示器就算有畫面,都只會係同一個畫面嘅鏡像。MST 就係多訊號傳輸,一條連結傳多個獨立畫面,系統會逐台認到顯示器,Windows 之下可以設延伸桌面。
實務上最容易中伏嘅位,係部分顯示器出廠時 MST 預設係關閉,要喺顯示器本身嘅選單入面手動開啟先至可以延伸。唔開,結果就係只認一台,或者全部台都出同一個畫面。讀者要留意,呢個開關嘅名稱同預設狀態因品牌同型號而異,成文唔會寫死某個品牌嘅固定菜單路徑。穩陣嘅做法係喺顯示器選單嘅顯示或者輸入相關分頁入面,搵同 MST 或者 DisplayPort 相關嘅選項,睇清楚說明書點寫先至開。部分型號會將呢個選項放喺比較深嘅位置,搵唔到就先查說明書,唔好亂改其他設定。
仲有一個細節值得講:鏈入面每台要做分支嘅顯示器,MST 都要開,唔係只開第一台就夠。開漏中間任何一台,後面嘅鏈就會斷。檢查嗰陣要逐台開選單確認,唔好假設開咗第一台就等於成條鏈都開晒。輸入來源亦要對:每台顯示器嘅輸入來源要揀返 DP,唔係 HDMI 或者另一個 USB-C 輸入,否則訊號根本入唔到嗰台顯示器,後面嘅鏈亦唔會通。
頻寬分配:成條鏈共用同一條水管
呢節係全篇最核心、最容易寫錯嘅機制。MST 並唔係每台顯示器各自獨享一條全速通道,而係成條鏈共用同一個總頻寬。可以用水管嚟理解:源頭同第一台顯示器之間嗰條主連結,就係一條總水管,入面嘅水要分俾鏈上每一台顯示器。接得越多台,每台解像度越高、刷新率越高、色深越深,總需求就越大。一旦超過總頻寬,系統就會按顯示卡同顯示器韌體嘅處理方式,出現其中一種結果:後面嘅顯示器認唔到或者無訊號;系統自動將解像度或者刷新率降低;或者只出到一個較低嘅組合。
DP 1.2 嘅傳輸速率為 HBR2,每條通道 5.4 Gbps,四條通道合共 21.6 Gbps,實際可用負載約 17.28 Gbps。DP 1.4 嘅傳輸速率為 HBR3,每條通道 8.1 Gbps,四條通道合共 32.4 Gbps,實際可用負載約 25.92 Gbps。呢兩個數字只係總頻寬上限,實際可以推到幾多台、咩組合,仲要睇色深、色度取樣、刷新率、DSC 開關、顯示器 EDID 宣稱嘅模式、顯示卡本身支援幾多個顯示器等因素。所以本文唔會提供一張所謂萬能對照表,話 DP 1.2 一定得幾多台、DP 1.4 一定得幾多台。任何具體組合都只能講成視乎 DSC 同個別型號規格嘅例子,唔可以寫成保證。
DSC 值得單獨講清楚。DSC 係一種視覺上無損嘅壓縮技術,可以減低每台顯示器所需嘅頻寬,令較高組合變得可能。DP 1.4 支援 DSC,DP 1.2 並無呢個機制,所以 DP 1.2 嘅多屏組合好快就會觸頂。但 DSC 並唔係魔法。首先,DSC 要源頭、分支裝置同顯示器鏈入面相關環節都支援先至有效,鏈入面任何一環唔支援 DSC,嗰段就唔可以用 DSC 慳頻寬。其次,DSC 唔會令頻寬變無限,亦唔會令顯示卡本身嘅顯示器數量上限消失。開咗 DSC 之後仍然推唔到某個組合,唔代表 DSC 壞咗,而係總頻寬同上限仍然存在。
顯示器數量上限亦係另一個硬限制。分支裝置並唔可以令顯示卡支援超出佢本身上限嘅顯示器數目。顯示卡規格寫明支援幾多個顯示器,就係上限,要以顯示卡廠方說明為準。買分支裝置之前,要先對清楚顯示卡嘅上限,唔好以為買個多輸出分支裝置就可以無限加顯示器。
連結速率協商:最弱一環拖低成條鏈
DP 連結建立嗰陣,源頭同終端會做連結訓練,協商通道數目同連結速率。速率有幾個等級,由低到高包括 RBR、HBR、HBR2、HBR3 等。鏈入面任何一段線、分支裝置、顯示器如果只支援較低速率,或者線材質素或者長度令連結訓練跌速,成條鏈嘅可用頻寬就會受拖累。換句話講,唔係買咗 DP 1.4 顯示器就自動有 HBR3,要成條鏈由顯示卡輸出、每段線、分支裝置、每台顯示器都支援先至得。
呢個角度同線材頻寬認證有關,但角度並唔相同。線材認證嘅文章講線材本身點認證、點分真假頻寬;本文講嘅係鏈入面最弱一環點拖低成個拓撲,線材只係其中一環。診斷嗰陣,唔好只驗第一段線,要逐段驗。較長嘅線段更加容易跌速,成條鏈嘅線段要逐段確認,唔好只驗第一段就當成條鏈都冇問題。
作業系統差異亦要講明。Windows 一般支援 MST 延伸桌面,可以做到多台獨立畫面。macOS 一般並唔支援 MST 延伸桌面,經 MST 分支裝置接多台顯示器嗰陣,通常只會鏡像同一個畫面,實際範圍要以 Apple 同個別裝置嘅說明為準,唔好寫成所有 Mac 所有版本都一定如此。喺 Windows 驗證正常、喺 Mac 變鏡像,本身已經係一個指向作業系統限制嘅證據,唔好即刻斷定係顯示卡壞或者分支裝置壞。診斷之前要先問清楚用緊邊個系統,否則好容易查錯方向。
其他機制要點亦值得提一提。MST 模式下音訊路由可能受影響,個別系統或者韌體喺 MST 模式下顯示音訊可能唔正常,實際情況要以個別型號為準,唔好寫成通則。熱插拔同開機順序亦可能影響結果:個別 MST 系統喺開機嗰陣已經接咗多台顯示器,或者中途熱插拔鏈中間嘅顯示器,可能出現某台黑屏,要重新插拔或者重啟先至恢復,實際情況要以個別型號或者系統說明為準。呢類現象應該列為已知可能現象,唔好寫成一定係線壞。
USB-C 同 Thunderbolt 亦有誤區。USB-C 串接顯示器要睇嗰個 USB-C 口係咪支援 DP Alt Mode,Thunderbolt 3 或以上先有相應串接能力,實際範圍要以裝置說明為準。USB-C 就等於可以串接呢個諗法係錯嘅。USB-C 顯示器串接嗰陣,供電能力同顯示頻寬係兩回事,供電夠唔代表頻寬夠,唔好將叉到電當成串接成功嘅證據。
診斷流程:先確認意圖,再對規格,再逐段隔離
診斷原則只有一句:先確認意圖,再確認規格,再確認拓撲,再逐段隔離,最後先至懷疑顯示卡硬件。跳步係最浪費時間嘅做法,成日見到用家一開始就換卡、換線、重裝驅動,兜咗一大圈先發現原來只係拓撲接錯或者選單未開。
第一步,問清楚想要咩結果。延伸定鏡像,兩者嘅排查方向完全唔同。只想要鏡像嘅話,MST 根本唔係必要條件,唔好將成套 MST 診斷套落去。第二步,對規格表,呢步未開機都做得。顯示卡或者手提電腦輸出係咪支援 MST,DP 版本係 1.2 定 1.4,顯示卡本身支援幾多個顯示器,第一台同中間顯示器有冇 DP 輸出或者 MST 輸出,外置分支裝置嘅輸入輸出規格係點,作業系統係 Windows 定 macOS,目標組合幾台、咩解像度、咩刷新率、咩色深,加埋係咪已經超過鏈嘅總頻寬。先做紙上頻寬估算,唔好一開始就買嘢試。
第三步,檢查拓撲走線。顯示卡接第一台 DP 輸入,第一台 DP 輸出接第二台 DP 輸入,第二台 DP 輸出接第三台 DP 輸入。最常見錯誤係將第二台顯示器插咗去第一台嘅 DP 輸入,而唔係 DP 輸出,或者將線插咗去 HDMI 口然後期望串接。第四步,檢查選單。鏈入面每台要做分支嘅顯示器,MST 係咪已經開啟,輸入來源係咪已經揀返 DP。第五步,單台基線測試。拆散成條鏈,顯示卡直接接每一台顯示器,逐台確認單獨出到目標解像度同刷新率。單台都出唔到,就唔係 MST 問題,唔好喺 MST 度兜圈。
第六步,逐段加返去。先接兩台,確認兩台延伸正常,先至再加第三台。邊加邊出事,問題就喺啱啱加嗰段。第七步,換段隔離。懷疑某段線或者某台顯示器嗰陣,只換嗰一段,用同一規格嘅已知良好線或者已知良好顯示器做對照,唔好一次過換晒成條鏈,否則搵唔到邊環出事。第八步,降總頻寬測試。將全部顯示器暫時降到較低組合,例如全部 1080p60 或者降刷新率,睇下係咪全部認到。如果降頻寬就認到、升返就跌返,證據指向頻寬上限,而唔係某台顯示器壞。
第九步,DSC 開關測試。如果顯示卡或者顯示器有 DSC 相關設定,試開同關 DSC 比較,實際設定要以個別型號說明為準。留意返,關 DSC 之後可用組合會變少,呢個本身唔係故障。第十步,驅動同韌體。更新顯示卡驅動、顯示器韌體之後再測一次,但唔好將更新驅動寫成萬能答案,更新之前要先做上面嘅拓撲同頻寬隔離。第十一步,外置分支裝置對照。如果顯示器串接一路唔穩定,用外置分支裝置做對照:顯示卡接分支裝置,分支裝置各自用獨立線接去各台顯示器。分支裝置正常而顯示器串接唔正常,證據指向顯示器內置分支功能或者選單設定;分支裝置都唔正常,證據指向源頭、頻寬或者作業系統限制。第十二步,先懷疑顯示卡硬件嘅時機。只有當單台基線、逐段隔離、降頻寬、分支裝置對照都做完,仍然係某個 DP 口本身無輸出,先值得懷疑顯示卡輸出或者接口硬件,並以檢查後報價為準。
| 症狀 | 優先排查 | 唔好即刻斷言 |
|---|---|---|
| 第二或者第三台完全認唔到 | 拓撲走線、選單 MST 開關、首台有冇 DP 輸出 | 顯示卡壞 |
| 全部台都出同一個畫面,變成鏡像 | MST 係咪行緊 SST 模式、選單 MST 未開、macOS 限制 | 線壞 |
| 兩台認到,但解像度或者刷新率自動降低 | 總頻寬超標、DSC 未啟用、某段連結速率跌速 | 顯示器本身唔支援嗰個解像度,單台基線先驗證 |
| 某台間歇閃爍或者黑屏一下 | 連結訓練或者頻寬邊緣、線材段、分支裝置穩定性 | 即刻換顯示卡 |
| 開機嗰陣某台黑屏,重新插拔先有畫面 | 開機順序、熱插拔、韌體行為,以型號為準 | 電源問題,除非有其他電源證據 |
| 接三台嗰陣第三台無畫面,接兩台正常 | 總頻寬、顯示卡顯示器數量上限、第三台鏈位 | 第三台顯示器壞,先做單台基線 |
邊界情況:混合組合、轉接尾段同顯示卡輸出數目
邊界情況第一點係顯示器本身支援 MST 輸出同唔支援要靠分支裝置嘅分別。有 DP 輸出加 MST 嘅顯示器可以做中間節點,冇 DP 輸出嘅顯示器只能做鏈尾,或者要靠外置分支裝置先至可以多屏。買錯以為有 DP 輸出,係最常見嘅選購錯誤。
第二點係 DP 1.2 同 1.4 嘅分別。1.2 無 DSC、總頻寬較低,多屏組合選擇少;1.4 有 HBR3 加 DSC,組合較多,但仍然受總頻寬同顯示卡上限限制。唔好寫 1.4 就一定推到三台 4K,要睇刷新率、色深、DSC、EDID。
第三點係 4K 多屏頻寬上限。4K 本身已經食大量頻寬,兩台 4K、三台 4K 嘅可行性完全取決於刷新率、色深、DSC。舉例嗰陣必須加一句,以個別顯示卡、顯示器、分支裝置嘅廠方規格為準,唔好列無條件保證表。
第四點係混合解像度同刷新率。鏈入面唔同型號顯示器混用嗰陣,系統要同時滿足各台 EDID 宣稱嘅模式。部分廠方指南提及,第一台建議用較高規格嗰台做分支,實際做法要以個別指南為準,唔好寫成硬性規則。混合品牌亦一樣,廠方建議同品牌混用兼容性較好,但唔等於跨品牌一定唔得。跨品牌要逐台對規格,唔好寫必須同品牌。
第五點係 DP 轉 HDMI 或者 DVI 尾段。鏈尾可以用轉接頭接 HDMI 顯示器,因為嗰台本身係終端,但轉接頭之後唔可以再串接落去。轉接頭本身嘅協議轉換問題屬於轉接頭文章嘅角度,本文只需講轉接之後鏈就完結。
第六點係顯示卡輸出數目同 MST 數目嘅分別。顯示卡可能有三至四個實體輸出,但每個輸出嘅 MST 能力、總顯示器上限,仍然要以顯示卡廠方說明為準。唔好用有幾個口就有幾多台嚟推算。最後係線材長度同連結速率,較長線段較容易跌速,成條鏈嘅線段要逐段驗證,唔好只驗第一段。
常見誤區逐個拆
誤區一,DP 串接等於供電線一分二。錯,一個係訊號拓撲,一個係電源分配。供電不足唔會令 MST 變鏡像,MST 設定錯亦唔會令顯示器無電。
誤區二,有 DP 口就可以串接。錯,要源頭支援 MST、分支裝置有 DP 輸出加 MST、作業系統支援延伸,三樣齊先得。
誤區三,買個一分二分線器就等於 MST。錯,分線器通常只做複製;MST 要分支裝置做訊號分派,先至可以每台唔同畫面。
誤區四,HDMI 都可以鏈式串接。錯,HDMI 無 MST 鏈式串接設計,HDMI 口之間串接唔會變多屏延伸。
誤區五,加分支裝置就可以突破顯示卡顯示器上限。錯,分支裝置唔會增加顯示卡本身嘅上限。
誤區六,DP 1.4 就自動解決所有多屏問題。錯,1.4 只係提高總頻寬加 DSC,仍然受總頻寬、EDID、韌體、作業系統限制。
誤區七,線上面印住 DP 1.4 就等於全鏈 HBR3。錯,線材標示只係其中一環,顯示卡、分支裝置、顯示器都要支援,連結訓練跌速亦會拖低。
誤區八,DSC 開咗就無頻寬上限。錯,DSC 只係減低每台所需頻寬,唔係無限,而且要鏈入面相關環節都支援。
誤區九,第二台黑屏就等於第二台顯示器壞。錯,未做單台基線、拓撲、選單、頻寬隔離之前,唔好落呢個結論。
誤區十,Mac 鏡像就等於分支裝置壞。錯,先考慮 macOS 對 MST 延伸嘅限制,以系統說明為準,再懷疑硬件。
誤區十一,顯示器有兩個 DP 插頭就一定可以串接。錯,兩個都可能係 DP 輸入,一定要睇規格表有冇 DP 輸出或者 MST 輸出。
同舊題劃清角度,唔好重寫舊題
同 #138 多螢幕待機同閃爍文章嘅分工係咁:舊題講多螢幕喺待機喚醒、間歇閃爍嗰陣嘅排查;本文講 MST 拓撲本身點建立、點解認唔到、變鏡像、降解像度。本文提到閃爍嗰陣,只講頻寬邊緣同連結訓練呢個 MST 角度,唔會將待機喚醒排查成段搬過嚟。
同 #190 線材頻寬認證文章嘅分工係咁:舊題講線材點認證、點分真假頻寬、點解標示頻寬唔等於實際頻寬;本文講成條鏈共用頻寬同最弱一環拖低成鏈,線材只係其中一環,唔會喺本文重寫線材認證教學。
同 #176 轉接頭協議轉換文章嘅分工係咁:舊題講 DP 同 HDMI 或者 DVI 轉接嗰陣協議轉換、主動同被動轉接頭嘅分別;本文只講轉接之後鏈就完結,唔可以再串接,唔會喺本文重寫轉接頭選購指南。
同本批另一題 #200 複製輸出文章嘅分工係咁:本文嘅複製只係用嚟對比 MST 延伸;真正講複製輸出加擷取卡嘅問題,全部歸另一篇文章,本文唔會展開。
送修分界同聯絡資料
值得送檢嘅情況,係單台基線、逐段隔離、降頻寬、分支裝置對照全部做完,仍然係某個 DP 口本身無輸出,或者單台直接接顯示卡都認唔到、黑屏、花屏。呢啲情況已經超出拓撲同設定範圍,值得按硬件方向送檢。
唔值得送修嘅情況,係問題明顯指向拓撲接錯、選單未開、頻寬超標、作業系統限制,或者分支裝置規格本身唔支援。呢啲情況送修檢查唔會改變拓撲同規格限制,先按本文流程修正走線、設定同組合,再睇結果。
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常見問題
問:顯示卡一個 DP 口接兩個顯示器,係咪即係供電線一分二?
答:唔係。呢個係訊號串接,經 MST 分支裝置將唔同畫面分派去唔同顯示器。供電點分配同訊號拓撲係兩回事,顯示器有電唔等於訊號鏈已經接啱。
問:點解第二台顯示器完全認唔到?
答:先查三樣:走線係咪由第一台 DP 輸出接去第二台 DP 輸入;第一台顯示器有冇 DP 輸出同 MST 功能;鏈入面要做分支嘅顯示器選單入面 MST 係咪已經開啟。呢三樣任何一樣錯,第二台都可能認唔到。
問:點解全部台都出同一個畫面,變成鏡像?
答:好大機會係行緊 SST 模式,或者選單入面 MST 未開,或者用緊 macOS 而系統本身唔支援 MST 延伸。先確認系統同選單,再懷疑硬件。
問:DP 1.4 係咪一定推到三台 4K?
答:唔係。總頻寬、刷新率、色深、DSC、EDID、顯示卡顯示器上限全部都會影響結果。任何組合都要以手上顯示卡、顯示器、分支裝置嘅廠方規格為準,唔好當成保證。
問:顯示器有兩個 DP 插頭,係咪一定可以做中間節點?
答:唔係。兩個插頭可以兩個都係 DP 輸入,咁樣只能做鏈尾。一定要睇規格表有冇寫明 DP 輸出或者 MST 輸出,冇寫就當佢冇。
問:幾時先值得送檢顯示卡?
答:當單台基線、逐段隔離、降頻寬、分支裝置對照全部做完,仍然係某個 DP 口本身無輸出,或者單台直接接顯示卡都認唔到,先值得送檢。只係拓撲、選單或者頻寬問題,送修唔會改變結果。