4K-HDR-Displays an Thunderbolt-Docks: Versuch einer Übersicht (60/120 Hz)

Anzony · 2. März 2022

Das ist in der Tat merkwürdig, Staubor.
Die Bandbreiten sollten ja dicke reichen und Tiger Lake unterstützt ja sogar DSC. Kannst du am ersten Monitor einsehen, ob HBR3 und DSC aktiv sind?
Es werden vom ersten Monitor wohl nur zwei eingehende DP-Lanes akzeptiert, da die anderen beiden Lanes für USB3 gebraucht werden. Und mit dieser halben Bandbreite kommt man sogar mit HBR3 nahe ans Maximum (etwas unter 13 Gibt/s). Vielleicht nutzt die Nvidia-Grafikkarte daher DSC und bei Intel geht etwas schief?
Ändert sich etwas, wenn testweise keine USB-Geräte dran sind bzw. der Hub deaktiviert ist?

Ray519 · 3. März 2022

Ich glaube nicht das der U2422HE DSC kann. Und evtl kann der auch nur am USB-C Eingang HBR3. Das Manual ist da etwas mysteriös...

Staubor schrieb:
bis zu 2x 4K Monitore @ 60Hz über MST

Nur wenn du auf USB 2 runter schaltest ("Prioritize Resolution", wobei der Monitor scheint die Option nicht zu haben...). Mit einem halben Displayport HBR3 bräuchte es schon Kompression um das zu erreichen.

Schau mal bitte in den Erweiterten Displayeigenschaften von Windows nach was da die exakten Verbindungseigenschaften zum AW3821 sind zwischen Razer und XPS 15 (9310 ist ein XPS 13, ich nehme an du meinstest 9510?). Vllt verbirgt sich hier ein Unterschied der Bandbreite spart.

Und dann auch jeweils im Monitor OSD die Verbindungseigenschaften ablesen (Display Info).

Staubor · 3. März 2022

Hi zusammen,

vielen Dank für die schnellen Antworten. Ich bin mittlerweile an einem Punkt, an welchem ich dem U24 nichtmehr traue. Ich habe mich allerdings schon damit abgefunden ihn zu retournieren und den größeren Bruder mit 27" zu kaufen, da mich die unterschiedlichen PPI zum AW38, sowie das unsägliche Spulenfiepen, wenn kein Gerät am 90 Watt Port angeschlossen ist, in den Wahnsinn treiben.
Allerdings habe ich die Befürchtung, dass ich mit dem größeren Modell die selben Probleme haben werde, daher hätte ich gerne alles vor dem Upgrade zum Laufen gebracht.

Nun aber zu Euren Fragen:

Anzony schrieb:
Kannst du am ersten Monitor einsehen, ob HBR3 und DSC aktiv sind?

Hier mal Bilder bei Ausgabe am U24 zuerst Razer, dann Surface (Ich lasse das Dell mal außen vor, da ich auf diesem keine Adminrechte habe)

Ray519 schrieb:
9310 ist ein XPS 13, ich nehme an du meinstest 9510?

Richtig, ich habe das korrigiert.

Anzony schrieb:
Ändert sich etwas, wenn testweise keine USB-Geräte dran sind bzw. der Hub deaktiviert ist?

Leider nicht. Exakt selbes Verhalten.

Ray519 schrieb:
Schau mal bitte in den Erweiterten Displayeigenschaften von Windows nach was da die exakten Verbindungseigenschaften zum AW3821 sind zwischen Razer und XPS 15

Razer:

Surface (sorry, ging schneller mit dem Handy als den screenshot zu kopieren)

Mir scheint, als hätte der Dell kein DSC, Prioritze Res kann er auch nicht. Die Screenshots sind alle mit DP Kabel zwischen den Monitoren gemacht. Sobald ich den DP auf HDMIAdapter + HDMI Kabel anschließe, bekomme ich immer die richtige Auflösung an den AW38. Aber eben nur mit 30Hz.

Ray519 · 3. März 2022

Mhh, auf dem Razer ist Chroma Subsampling für den U24 an, das hätte ich nicht gedacht. Intel bietet keine Option an um das explizit auszuwählen und macht das relativ unberechenbar wenn die Bandbreite sonst nicht reicht.

Ich denke damit kann ich das Problem grob erklären:

Wie man sehen kann, gibt es am DP Eingang unterhalb von 3840x1600@60 direkt nur 1024x768.
Bei HDMI gibt es noch genügend Zwischenstufen so dass nicht direkt auf so etwas vorsinnflutliches runter geschaltet werden muss.

Und der Unterschied zwischen FHD@4:4:4 und FHD@4:2:2 ist so ca. 1GBit/s. Das scheint genau den Unterschied auszumachen, ob noch Platz in der Verbindung ist für die native Auflösung vom AW3821.

Der Bandbreitenrechner sagt zwar dass es immer noch gaaanz knapp passen sollte, aber wenn es extrem knapp wurde, war der schön öfter falsch. Potentiell könnten hier die unterschiedlichen GPUs auch Unterschiedlich viel "Luft" benötigen an Bandbreite, so dass manche in extrem knappen Fällen verweigern, andere aber nicht.

Das stärkste Limit bei dir ist damit dass der U2422HE nur 2xHBR3 anbietet per USB-C und keine Option hat auf 4xHBR3 zu gehen, wo du die doppelte Bandbreite hättest (genau die Prioritize Resolution Option).
(Du müsstest mit einem USB-C auf Displayport auf die USB Daten verzichten um die volle Bandbreite zu erreichen).

Mein U2520D hat diese Option zB (bei dem habe ich auch null Spulenfiepen, egal ob ich die 90W abrufe oder nicht).
Wenn du also einen anderen Monitor in Erwägung ziehst, check im Manual ob es diese Option gibt. Oder setze direkt auf ein Dock oder Adapter mit DSC. G-Sync / Adaptive Sync wurde bisher eh in allen meinen Versuchen von MST verhindert.

Staubor · 3. März 2022

Vielen vielen Dank für die ausführliche Antwort, welche mein Problem erklärt. Es scheint sich dabei tatsächlich mal wieder um eine Eigenheit des G-Sync Ultimate Moduls zu handeln (Wie auch schon die Tatsache, dass alle G-Sync Ultimate Monitore nur einen DP und zwei HDMI Ports haben). Ich habe mir mal ein paar Anleitungen zu den anderen erhältlichen G-Sync Ultimate Monitoren auf dem Markt angeschaut und bei jedem gibt es neben der maximalen Auflösung @ 60Hz als nächsten step nur 1024x768 @ 60HZ über DP.

Der U2422HE hat allgemein ein paar Eigenheiten, welche ihn in einem sehr schlechten Licht dastehen lassen.
So ist es nicht möglich, ein Bild über den 90Watt USB-C Anschluss auszugeben, wenn während des Einsteckens eines Notebooks in den USB-C 90Watt port ein zweiter Computer am anderen USB-C Hub Anschluss des Monitors über ein USB-C auf USB-C Kabel angeschlossen ist (PC muss angeschaltet sein). Irgendetwas im Monitor erwartet, dass über diesen (Data only) USB-C port ein Bildsignal übertragen wird un blockt somit den Eingang des USB-C Displayport. Das hat mich auch einige Nerven gekostet, bis ich es rausgefunden hatte.
Hast Du zufällig den U3223QE noch bei Dir? Das sollte ja der größte im Bunde sein. Mich würde interessieren, ob das Verhalten mit diesem Monitor reproduziert werden kann.

Außerdem ist die Dell PowerButtonSync ein schlechter Scherz, da sie Bidriektional funktioniert. Schalte ich also den über USB-C angeschlossenen Laptop aus, geht der Monitor auch aus, selbst wenn am zweiten Eingang noch ein Signal anliegt. Möchte ich den Monitor dann wieder anschalten, geht das Notebook natürlich wieder an. Ziehe ich das ausgeschaltete Notebook ab, lässt sich der Monitor selbst durch drücken des Powerbuttons nichtmehr einschalten -> Es hilft nur, den Monitor stromlos zu machen, um ihn mit dem zweiten Input verwenden zu können.

Im Einstellungsmenü heißen in der deutschen Lokalisierung alle Einstellungen Auf und Aus anstatt An und Aus (Vermutlich Übersetzungsfehler von On).
Ein für Dell wirklich unausgereiftes Produkt in meinen Augen. Sorry, ich rede mir hier ein bisschen den Frust der letzten Tage von der Seele...

Um mal zurück zum Thema zu kommen:

Der U2722DE hat in den Einstellungen die Möglichkeit, die USB-C-Priorisierung umzuschalten. Damit sollte ich in meinen Augen in der Lage sein, den AW38 dann mit der vollen Auflösung in 60Hz zu betreiben. Ich werde das mal testen.

Eine Dockingstation möchte ich vermeiden, da das Dell Notebook ein Firmengerät ist und ich von der Firma keine zweite Dockingstation für "mobile Working" zur Verfügung gestellt bekomme. Darum die Idee mit dem Dell Docking Monitor, welchen ich auch privat gut gebrauchen kann.
Im allergrößten Zweifelsfall schließe ich den AW38 in Zukunft dann (wie vom Dell Support vorgeschlagen) an einen zweiten USB-C Port des Notebooks an.

Ray519 · 3. März 2022

Staubor schrieb:
Hast Du zufällig den U3223QE noch bei Dir?

Habe ich. Wenn ich das richtig verstanden habe, habe ich das gleiche hier und bei mir geht es. Mein Desktop PC hängt an DP + USB-C (Data Only, von einem Data-Only Host-Port).

Wenn ich mein Notebook an den anderen USB-C hänge (oder via Dock), bietet der Monitor den Wechsel an und er geht auch ohne Probleme. Alle meine Probleme mit dem U3223QE passieren nur mit dem Nvidia Treiber. Mit Intel geht bisher alles wunderbar.

Staubor · 3. März 2022

Hast Du den Desktop PC mit dem mitgelieferten USB-A auf USB-C Kabel angeschlossen, oder mit einem USB-C auf USB-C Kabel? Ich habe das Phänomen nämlich tatsächlich nur, wenn ich das 3meter USB-C auf USB-C Kabel anschließe, welches ich mir aufgrund meines höhenverstellbaren Tischs angeschafft habe.

Ray519 · 3. März 2022

Ja, war A-auf-C. Habe aber auch an einem Thunderbolt 4 Port getestet und geht dort genauso.

Staubor · 3. März 2022

Hab es gerade nochmal mit insgesamt drei Kabeln probiert. Funktioniert selbst mit dem von Dell nicht, auch wenn ich es anders in der Erinnerung hatte. Wenn ich vom PC auf den Laptop switche habe ich kein Bild. Ziehe ich das USB-C Kabel aus HUB-Anschluss des Monitors (welches zum PC geht), bekomme ich sofort nach Umschalten ein Bild.
Da ist echt der Wurm drin...

Angenommen ich würde den U2722DE mit 2560x1440 @ 60Hz und den AW38 mit 3840x1600 @ 60Hz laufen lassen wollen. Würde das Bandbreitentechnisch über MST funktionieren, wenn ich am U27 die USB-C Priorisierung ausschalte? Mit dem Laienwissen, das ich über die letzten Tage erworben habe, würde ich sagen Ja, aber ich möchte gerne 100% sicher sein, bevor ich mir kommende Woche die nächsten Probleme ins Haus hole.

Ray519 · 3. März 2022

Nach https://tomverbeure.github.io/video_timings_calculator:

WQHD@60 ~ 22% von 4xHBR3
3840x1600@85 ~ 52% von 4xHBR3 Sollte also gehen.

Auch wenn die Details auf die Video Timings etc ankommen und der Rechner sagt für UHD@60 von meinem U3223 99% von 2xHBR3 aber DSC geht schon an (also reicht es der GPU offensichtlich nicht)...

Staubor · 3. März 2022

Vielen Dank nochmal. Dann bin ich mal gespannt, wie sich das mit dem 27" verhält und vor allem, ob dieser auch Probleme mit dem USB-C und Dell PBS hat.
Ich frage mich auch, weshalb der 24" so künstlich beschnitten ist. Die USB-C Priorisierung sollte ja eigentlich nur Software sein. Ansonsten sind 24" und 27" (abgesehen vom anderen Panel) ja eigentlich baugleich.

Ray519 · 3. März 2022

@Anzony noch was ganz anderes: Ich bin bisher davon ausgegangen, dass G-Sync Ultimate Displays nur am DP-Port VRR können und zwar intern nach Adaptive Sync.

Aber ich habe gerade festgestellt, dass mein AW3821 in den HDMI EDID Daten durchaus VRR Support angibt und an der Nvidia Karte geht der sogar.

Code:

Vendor-Specific Data Block (HDMI Forum), OUI C4-5D-D8:
    Version: 1
    Maximum TMDS Character Rate: 600 MHz
    SCDC Present
    VRRmin: 2 Hz
    VRRmax: 120 Hz

Intel kann das aber wohl nicht. ~~Und ich bin mir nicht sicher ob das nach HDMI 2.1 VRR ist oder aber rein FreeSync...~~

Das muss sogar nach HDMI VRR sein, denn ich habe gerade die EDID Daten vom Dell S3422DWG hier und die geben

Code:

 Vendor-Specific Data Block (AMD), OUI 00-00-1A:
    Version: 2.3
    Minimum Refresh Rate: 48 Hz
    Maximum Refresh Rate: 120 Hz
    Flags 1.x: 0xe6 (MCCS)
    Flags 2.x: 0x07
    Maximum luminance: 108 (518.736 cd/m^2)
    Minimum luminance: 44 (0.154 cd/m^2)
    Maximum luminance (without local dimming): 108 (518.736 cd/m^2)
    Minimum luminance (without local dimming): 44 (0.154 cd/m^2)

an, was ja dann im Vergleich dazu eindeutig FreeSync (2 Premium) sein sollte.

Edit:
Ah, scheinbar war das ein Missverständnis meinerseits, dass AMD "FreeSync" nur an DP ging zum Launch, weil AMD wohl noch kein HDMI VRR konnte und damit eigentlich nie irgendwas mit FreeSync war, sondern letztendlich nur Adaptive Sync + HDMI VRR.
Wie viel Informationen der proprietäre Nvidia Block an den DP EDID Informationen noch enthält, die über Adaptive Sync hinaus gehen weiß ich leider nicht. Evtl ist das nur eine Art Zertifikat, oder beinhaltet Timing-Infos über den Monitor, wenn die Grafikkarte mithilft für das Raten des nächsten Refreshzyklus. Der ist aber auf jedenfall nicht via HDMI vorhanden und G-Sync geht trotzdem automatisch an.
Vllt ist das auch nur für Legacy G-Sync, falls das nicht von Anfang an Adaptive Sync kompatibel war...

Anzony · 4. März 2022

Ah, sehr interessant. Auf HDMI hatte ich bisher nicht so geschaut, aber d.h. dass das Syncen über HDMI immer dem HDMI VRR-Standard entspricht?
Und "echtes" Gsync via DP macht noch "irgendwelche zusätzlichen Geschichten" und zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass nur darüber Bildraten bis runter zu 1 Hz gehen.
Dann bleiben noch Freesync und Gsync Compatible, die beide auf DP Adaptive Sync aufbauen und sich ja sehr durchsetzen.

Zusammengefasst:
HDMI = HDMI VRR
DP = Adaptive Sync
AMD und Nvidia stülpen da ihre Namen der Umsetzungen "Freesync" bzw. "Gsync Compatible" jeweils drüber.

PS: HDMI VRR würde ich im ersten Post nicht hinzufügen, da es ja in keinem Falle über Thunderbolt übertragbar ist.

Ergänzung (4. März 2022)

Staubor schrieb:
Vielen Dank nochmal. Dann bin ich mal gespannt, wie sich das mit dem 27" verhält und vor allem, ob dieser auch Probleme mit dem USB-C und Dell PBS hat.
Ich frage mich auch, weshalb der 24" so künstlich beschnitten ist. Die USB-C Priorisierung sollte ja eigentlich nur Software sein. Ansonsten sind 24" und 27" (abgesehen vom anderen Panel) ja eigentlich baugleich.

Wir sind sehr gespannt darüber, ob der 27er die Probleme nicht mehr hat. Gerne hier wieder das Ergebnis posten

Ich habe noch einmal mit Rays Tabelle auf das Bandbreiten-Problem geschaut. Offenbar will der Dell AW3821 als Timing "CVT-RB" haben. Das stimmt zumindest mit allen Tabelleneinträgen zu 3840x1600 mit 85, 100, 120 und 144 Hz ganz genau mit dem zitierten Bandbreiten-Tool überein.

Ich glaube bei 60 Hz ist etwas durcheinander gegangen bei der Liste von Dell. Die angegeben horizontale Frequenz von 99,4 MHz würde nur zu normalem "CVT" ohne "RB" (=Reduced Blank) passen, welches aber eine umgekehrte Polung hätte.
Und mit jenem CVT-RB braucht der AW3821 schon 9,480 Gbit/s.

In der Anleitung vom kleinen Dell-Bildschirm Dell 2422HE steht, dass ein Pixeltakt von 148,5 MHz verwendet wird mit +/+ Polarität, was eindeutig auf den alten CEA-861-Standard schließen lässt mit 3,564 Gbit/s. Gemeinsam mit den 9,48 Gbit/s für den großen Bildschirm kommt man auf 13,044 Gbit/s, was über dem HBR3-Maximum von 12,96 Gbit liegt! Man ist also mit diesen Timings gezwungen die Bandbreite zu reduzieren, was Nvidia über das Chroma-Subsampling (4:2:2) macht!
Intel tut das im Surface offenbar nicht und der große Bildschirm lässt sich leider nicht mit den 60Hz ansteuern.

Das einzige, was mich noch stutzig macht:
Bei den allerersten Fotos von Staubor ist zu sehen, dass am Razer (Nvidia-GPU) der kleine Bildschirm mit "1080p 24 bit" angesteuert wird, wogegen das Surface "1920x1080, 60 Hz 24 bit" an den Bildschirm schickt.
Der Name "1080p" lässt auf die fix benamten Stufen vom alten "CEA-861"-Standard schließen, wie oben ja auch aufgrund der Anleitung angenommen (passt soweit). Aber wieso wird das Signal vom Surface anders vom Bildschirm bezeichnet - liegt da doch eines der CVT-Timings an?

Ray519 · 4. März 2022

Anzony schrieb:
dass das Syncen über HDMI immer dem HDMI VRR-Standard entspricht?

AMD Freesync für HDMI ist älter und geht wohl anders. zumindest deklariert es die VRR Raten eben im AMD Block anstatt im HDMI Block. Ich nehme an, deshalb macht Nvidia da auch nicht mit.

Anzony schrieb:
HDMI VRR würde ich im ersten Post nicht hinzufügen, da es ja in keinem Falle über Thunderbolt übertragbar ist.

Jo klar. Ich fand es nur auch interessant. Gerade dass Nvidia ohne es zu bewerben und auf HDMI 2.0 Ports HDMI VRR macht. Damit scheint mir das G-Sync Modul intern deutlich mehr auf Standards zu setzen und meine Vermutung, dass G-Sync mittlerweile nur noch Adaptive Sync ist wächst.

Anzony schrieb:
Aber wieso wird das Signal vom Surface anders vom Bildschirm bezeichnet - liegt da doch eines der CVT-Timings an?

Sowas würde ich auch vermuten, aber weiß nicht genügend.

Anzony schrieb:
13,044 Gbit/s, was über dem HBR3-Maximum von 12,96 Gbit liegt!

Mhh, da muss ich in den Zeilen verrutscht sein. Ich hatte zwar die Prozentzahlen addiert, anstatt absoluter Bandbreite, kam aber nur auf 99% von 2xHBR3. Aber jetzt komme ich auch auf deine Zahlen.
Ich denke aber weiterhin, dass die % Zahlen nicht absolut exakt sind, weil mein U3223 auf 2xHBR3 mit UHD@60 nach CVT-RB schon DSC anschaltet, obwohl der Rechner noch 99% sagt.

Anzony schrieb:
Intel tut das im Surface offenbar nicht

Chroma Subsampling habe ich von Intel nur mit HDMI Adaptern und meinem Fernseher gesehen. Zb wenn man UHD@60 via HDMI 1.4 einstellt (also vermutlich nach den CEA Angaben in EDID). Ich bin mir aber nicht sicher wie viel davon der Adapter macht. Weil der wird zB explizit beworben, dass er von 4:4:4 auf 4:2:0 downscalen kann etc.
An DP Monitoren habe ich aber häufiger die Reduktion auf 6 Bit gesehen um Bandbreite zu sparen. Das passiert vor allem bei meinem AW34. Aber da habe ich noch keine Ahnung in welchen Modi das möglich ist. Weil in den EDID Infos steht nichts dazu.

Anzony · 7. März 2022

Analog Intel noch für dedizierte GPUs von Nvida und AMD eine Feature-Liste ergänzt im ersten Post.
Werde ich noch weiter ausbauen.

Ray519 · 11. März 2022

PS. Ich habe im Linux Treiber von Nvidia Angaben zur DP-Verbindung in der Art 4x 8.1 Gbps gefunden, für alle die Zugriff auf Linux und Nvidia Karten haben statt Dell Monitoren, die das angeben.
Angaben zu DSC hatte ich aber nicht gesehen, der Bug mit meinem U3223QE bleibt aber definitiv auch im Linux Nvidia Treiber 510.

Staubor · 11. März 2022

Guten Abend zusammen,

Der Dell U2722DE kam heute an und so wie es aussieht darf er bleiben.
Das Umschalten von USB-C-Priorisierung "Hohe Datengeschwindigkeit" auf "Hohe Auflösung" bewirkt, dass der U2722DE mit 1440p @ 60Hz und der AW3821DW @ 85Hz am XPS 9510 über Daisychaining läuft.

Es war also tatsächlich diese eine Einstellung, welche am Ende zum Erfolg geführt hat. Warum der U2422HE diese nicht hat, kann ich nicht genau sagen. Vermutlich ist sie Einsparungen zum Opfer gefallen, oder man möchte Kunden dazu bewegen, die größeren Modelle zu kaufen (hat ja geklappt...)

Davon abgesehen hat der U27 das USB-C Umschaltproblem nicht und gibt auch kein Spulenfiepen von sich. Wenn sie es nun noch hinbekommen, die Powerbuttonsynchronisation deaktivierbar zu machen, wäre ich wunschlos glücklich. Aber man kann ja nicht alles haben.

Vielen Dank nochmal an euch beide, dass ihr mir helfen konntet!

Anzony · 13. März 2022

Sooo, jetzt habe ich endlich auch einmal umfangreiche Tests mit einem AMD-System mit Thunderbolt-3 machen können.
Ich habe ein ASRock X570 Phantom Gaming-ITX/TB3 in Verbindung mit der etwas betagten AMD-APU 3200G und zwei dedizierten Nvidia-Grafikkarten getestet (GTX 970 für DP1.2 und 1060 für DP1.4, beide ohne DSC-Support).

Die interne GPU des Prozessors unterscheidet sich nicht wesentlich von der 4000G und 5000G-Generation, v.a. die kommenden APUs von AMD werden da einen größeren Schritt machen. Ryzen 6000 Mobile bringt endlich integriertes USB4.0, DSC, DP2.0 (!) und HDMI-2.1.

Die Besonderheit des Asrock-ITX-Mainboards ist, dass es zwar einen DP-in-Port gibt, um das Bildschirm-Signal in die Thunderbolt-Verbindung einzuspeisen, aber leider keine Anbindung der iGPU gibt.
Laut Anleitung ist dies bei anderen AMD-Mainboards anders: das Asus ProArt B550 zum Beispiel bietet DP-In für einen der beiden TB-Ports, kann aber wahlweise einen oder beide Ports von der AMD-iGPU direkt versorgen lassen.
Leider steht dieser große Unterschied nur in der Benutzeranleitung und man ist gezwungen sich für jedes Mainboard einzeln zu informieren, weil es keine Übersichten gibt.
Und es ist ein sehr wichtiges Kriterium wie sich bei mir herausstellte:

Eine interne Verbindung der GPU stellt gewöhnlicherweise zwei DP-Verbindungen zu Verfügung (entweder 4+4 HBR2-Lanes oder 4+1 HBR3-Lanes). Über DP-in gibt es aber nur die eine Verbindung, die dann im Thunderbolt-Dock ankommen kann.
Dadurch kann ein eingeschleiftes DP1.2-Signal (HBR2) über Thunderbolt und ein Dock dann auch nur einen 4K-60-Hz-Monitor befeuern. Zwei 4K-Bildschirme gingen nur mit Farbunterabtastung von 4:2:2 jeweils (oder mit jeweils 30 statt 60 Hz).
Wenn dagegen DP1.4 (HBR3) eingeschleift wird, können zwei volle 4K60-Bildschirme mit 8bit Farbtiefe versorgt werden.
Grundsätzlich zeigt sich: bei einer eingeschleiften DP-Verbindung lassen die Docks nicht die gleichzeitige Nutzung vom TB-Port und den sonstigen Grafikausgängen (am MST-Hub) zu.
Beim Lenovo-Dock muss man sich entscheiden: entweder die Default-Einstellung mit voller Bandbreite (sogar 10bit-Farbtiefe möglich) für den TB-Port und alle anderen Display-Ausgänge am Dock sind tot. Oder man lässt den TB-Port ungenutzt und man kann alle normalen Display-Anschlüsse des Docks nutzen.
Das Dell WD19TB hingegen deaktiviert den TB-Port hart und lässt grundsätzlich nur Bildschirme an den normalen Display-Anschlüssen zu. Da man ja Adaptive-Sync-Signale (FreeSync/Gsync) nur über den TB-Port eines Docks bekommt, fällt das beim Dell-Dock grundsätzlich flach.

Fazit: Die interne Anbindung des TB-Port an die iGPU ist sehr nützlich, da man dann mehr Bandbreite zur Verfügung hat und mehr Displays anschließen kann. Auf die Performance einer dedizierten GPU muss man trotzdem nicht verzichten, wenn man die dGPU per Software (und nicht über Kabel) einbindet, was in Windows 10/11 kein Problem mehr darstellt.

Meinen aktiven HDMI2.1-Adapter konnte ich somit nur am TB-Port des Lenovo-Docks testen.

Mit eingeschleiftem DP1.4und ohne DSC (GTX 1060):
- Über diesen konnte ich meinen OLED-Fernseher mit 4K120 betreiben, aber nur mit 4:2:2-Farbunterabtastung. Ohne Farbunterabtastung würde ich bei 8bit bereits 99,6% der vier HBR3-Lanes benötigen mit CVT-RBv2-Timings. Ich ahne, dass der Adapter aber CEA861-Timing haben will, damit er das passend in HDMI wandeln kann. Für 4K120, 8bit, 4:4:4 und CEA861-Timings braucht man 110% des vier HBR3-Lanes, was dann eben zur Farbunterabtastung zwingt.
- Mit der aktivierten Farbunterabtastung 4:2:2 geht wieder auch 10bit (HDR). Die Bandbreite der vier HBR3-Lanes wird dann mit CEA861-Timing zu 92% genutzt, was reibungslos funktioniert.
- 100Hz lassen sich statt 120Hz auswählen, ermöglichen damit aber nichts anderes -> sinnlos
Mit DP1.2(GTX 970):
- weiterhin nur 4K60 8bit möglich, also kein Fortschritt ggü. dem direkten HDMI-Anschluss am Dock
- die alte Grafikkarte lässt kein HDR zu, DP1.2 lässt kein DSC zu
der aktive Adpater lässt allgemein kein Adaptive Sync (Gsync) zu

Zusätzlich zum Thunderbolt-Dock mit eingeschleiftem DP1.2/1.4-Signal habe ich auch die iGPU vom AMD-Prozessor getestet. Ein Display am HDMI2.0-Anschluss des Mainboards, also an der iGPU, hat keine einzige Auswirkung auf die Displays am TB-Dock. Es lässt sich rein additiv betreiben, hat aber nichts mit Thunderbolt zu tun. Trotzdem hier mal die ausgetesteten Fähigkeiten der Vega-APU im 3200G:

4K60, HDR über 8bit mit Dithering möglich
alternativ 1440p@120Hz möglich
selbst mit Unterabtastung keine 10bit in 4K oder 1440p möglich, obwohl in Radeon-Software auswählbar; 10/12 bit erst ab FullHD möglich
FreeSync immer möglich

Ob die iGPU von AMD mit interner Anbindung an den TB-Port oder an einen DP1.4-Port mehr kann, gilt es noch herauszufinden.

Ray519 · 14. März 2022

Ich habe heute mal USB Speeds getestet btw.

Mit 1x SATA-USB 3 10G SSD (~350MB/s Lesen, 1x NVMe-USB 3 10G SSD (~800MB/s Lesen).

Ergebnis: USB4 baut wirklich nur eine USB3 10G Verbindung zu USB4 Hubs auf. Alle USB3 Geräte hinter dem UBS4 Hub teilen sich dann diese Bandbreite. Wobei Goshen Ridge ziemlich der perfekte USB3 Hub zu sein scheint, in Summe war es immer die gleiche Bandbreite (~ 800 MB/s).
Wobei ich an den TB Ports getestet habe. Bei mehr als einem non-TB USB3 Port hängen die an einem zusätzlichem USB3 Hub der weiter limitieren könnte.

Maple Ridge (Host) und Titan Ridge (im Dock) haben mehr Bandbreite weil die internen Ports jeweils ihre eigene Bandbreite haben. Aber der eingebaute USB3 Controller scheint doch relativ schnell an seine Grenzen zu kommen. Am Host kann man zB einfach beide TB-Ports nehmen. Am Dell WD19TB kann man den TB-Out als ein Port nehmen und die ganzen anderen 10G USB Ports hängen über einen Hub an einem 2. Root Port.

In beiden Fällen hatte ich ~ 650 MB/s + 300 MB/s, Maple Ridge ist da also nicht schneller als Titan Ridge (Dock Version. SSD in meinem Notebook mit Titan Ridge Host ist nicht schnell genug um die USB-SSDs auszulasten, das müsste ich mit Linux und dd machen...)

Der USB3 Hub im WD19TB ist schrott. Nur die NVMe SSD kriegt der zwar auch auf 800 MB/s, aber wenn die SATA SSD auch liest, schaffen beide nur < 300 MB/s.

Wenn man ein TB3 Dock hinter den USB4 Hub hängt, kriegt man die wie erwartet eine USB3 Verbindung (vom Maple Ridge Host Controller) durch den USB4 Hub und eine komplett eigene USB3 Verbindung vom Titan Ridge Controller aus (die dann PCIe zurück zum Host nutzt). So kann man dann die Limits der integrierten USB3 Controller umgehen.

Anzony · 15. März 2022

Sehr interessante Infos zu den USB-Geschwindigkeiten, Ray. Das muss ich mir später noch einmal irgendwie als Übersicht aufmalen, um alle Details überblicken zu können

Dank einer Vielzahl an Tests mit meiner GTX1060, welche HDR/HBR3/Adaptice Sync kann und DSC nicht kann, konnte ich nun meine Übersichts-Fluss-Diagramme fast ganz vervollständigen.

HDR
HDR benötigt explizit kompatible Komponenten in der ganzen Reihe. Wobei Alpine-Ridge-Chips mit NVM14 sicher eine recht niedrige Anforderung bleiben. Aber der alte MST-Hub von meinem HP-Dock z.B. packt HDR nicht, an diesem Dock funktioniert HDR nur am TB-Port (damit wird der MST-Hub umgangen -> Beweis!).
Kuriosität: Meine alte GTX970 (Maxwell) kann HDR nur über ihren einen HDMI2.0-Anschluss ausgeben und nicht über seine alten DP1.2-Anschlüsse. Aber die Kaby-Lake-iGPU kann über Thunderbolt-Docks zwei HDR-Displays via Displayport ansteuern. Ergo: die GPU kann alles, war aber nur durch seine alten DP1.2-Anschlüsse limitiert.

HBR3-Signale ("DP1.4")
HBR3 muss ebenfalls von quasi allen Gliedern in der Kette explizit unterstützt werden und stellt an den Thunderbolt-Chip mit Titan Ridge wesentlich höhere Anforderungen als HDR.
Beweisen konnte ich das mit meinem Alpine-Ridge-Dock und dem aktiven HDMI2.1-Adapter am OLED-TV, welches max. 4K120 4:2:0 schafft. Dagegen schafft das Lenovo-Dock mit Titan-Ridge und sonst gleicher Konfiguration 4K120 4:2:2 (das ginge laut Bandbreitenrechner mit HBR2 höchstens mit CVT-RBv2-Timings und 99,6% Auslastung, was ja noch nie geklappt hat).
Dass der Host-Chip auch Titan Ridge sein muss, wissen wir schon lange: die allerersten Tests mit dem Asrock-Board (mit Alpine Ridge) ließen auch mit den neuen Docks keine 4xHBR3 zu, mit denen man zwei 4K60 RGB am MST-Hub betrieben hätte können müssen.
Einzige Ausnahme: Es könnten auch alte HBR2-Bildschirme in einer Kette aus HBR3-Geräten betrieben werden, wenn der MST-Hub HBR3-zu-HBR2 konvertiert:

DSC
Bei DSC bin ich mangels kompatibler Hardware noch nicht weitergekommen. Alle Aussagen rühren von @Ray519 her. Danke dafür! Hier ist nur noch offen, welche Thunderbolt-Chips mindestens erforderlich sind (Titan Ridge) oder ob alle Chips funktionieren:

Adaptive Sync (FreeSync, Gsync Compatible)
Adaptive Sync ist ein sehr spannendes Thema, da es sich tatsächlich über Thunderbolt tunneln lässt. Offene Frage ist hier, ob man über eine kompatible iGPU überhaupt tunneln kann, es gab heute erste Berichte, dass das bei AMD doch gehen soll! Das klang noch etwas vage und sollte überprüft werden. Eingeschleift über DP-In ist es in jedem Fall möglich Gsync Compatible zu übertragen.
Der Thunderbolt-Chip des Docks ist dabei egal. Wahrscheinlich auch der des Hosts, aber diese Frage stellt sich wahrscheinlich nie, weil es schwierig sein wird eine neue iGPU (mind. Ice Lake) in Kombination mit einem Alpine-Ridge-TB-Controller zu finden. (Das ist mal eine Herausforderung so ein Mainboard zu finden

)

PC	Dock	Wunsch-Szenario A: Dual-4K-60Hz Dell U2718Q (DP1.2, HDMI2.0) und LG 32BN67U (DP1.4, HDMI2.0)	Wunsch-Szenario B: Single-4K-120Hz LG OLED 65BX (HDMI 2.1)
Dell Precision 7530 JHL7540 Titan Ridge Coffee-Lake-H Nvidia Pascal	Lenovo Thunderbolt 3 Dock Gen2 (40AN) JHL7440 Titan Ridge	viele unregelmäßige Kompatibilitäts-Probleme, v.a. nach Standby Bildschirm am TB3-Port muss auf DP1.2 geschaltet sein (dadurch kein HDR) 2x 4K@60, 1x HDR nur am non-TB3-Port	4K@60 HDR 1440p@120 HDR
	Dell WD19TB JHL7440 Titan Ridge	Bildschirm am TB3-Port muss auf DP1.2 geschaltet sein (dadurch kein HDR) 2x 4K@60, 1x HDR nur am non-TB3-Port	wie Lenovo-Dock
	HP Elite Thunderbolt 3 Dock DSL6540 Alpine Ridge 2015	2x 4K@60, 1x HDR nur am TB3-Port (DP1.4-Bildschirm: 10bit)	mit passivem DP-zu-HDMI-Adapter (Dock mit DP1.2 daher kein HDR) 4K@30 SDR 1440p nicht auswählbar
Dell Latitude 7480 JHL6340 Alpine Ridge 2016 Kaby Lake	Lenovo Thunderbolt 3 Dock Gen2 (40AN) JHL7440 Titan Ridge	2x 4K@60, 1x HDR (DP1.4-Bildschirm am TB3-Port: 10bit)	4K@60 HDR 1440p@120 HDR
	Dell WD19TB JHL7440 Titan Ridge	wie Lenovo-Dock	nicht getestet
Asrock Z270-Mainboard JHL6240 Alpine Ridge 2016 Kaby Lake HDR nur mit TB-Firmware-Update	Lenovo Thunderbolt 3 Dock Gen2 (40AN) JHL7440 Titan Ridge	wie Dell-Dock TBC	4K@60 HDR 1440p@120 HDR
	Dell WD19TB JHL7440 Titan Ridge	1x 4K@60 HDR (am TB3-Port mit 10bit) 2x 1440p@60 HDR, an zwei non-TB3-Ports	wie Lenovo-Dock TBC
	HP Elite Thunderbolt 3 Dock DSL6540 Alpine Ridge 2015	1x 4K@60 (nur am TB3-Port HDR und dabei 10bit) 2x 1440p@60 SDR, an zwei non-TB3-Ports TBC	Re-Test mit neuer Firmware TBD mit passivem DP-zu-HDMI-Adapter (Dock mit DP1.2 daher kein HDR) 4K@30 SDR 1440p nicht auswählbar
GTX 970 oder dGPU von Dell 7530 (Quadro P2000)	direkte Verbindung (HDMI 2.0)		4K@120 SDR, YCbCr 4:2:0, dyn. Ausgabebereich begrenzt 4K@60 HDR 1440p@120 HDR
RTX 3000	direkte Verbindung (HDMI 2.1)		sollte theoretisch: 4K@120 HDR, 10bit, Gsync Compatible

Generation	Chip	PCI Vendor ID	Ports	DP-Streams	DP-Lanes	DSC
Alpine Ridge 2015	DSL 6340	1575	1x TB3	2x DP1.2	(4+4) HBR2	-
	DSL 6540	1577	2x TB3	2x DP1.2	(4+4) HBR2	-
Alpine Ridge 2016	JHL 6240	15BF	1x TB3	1x DP1.2	(4+0) HBR2	-
	JHL 6340	15D9	1x TB3	2x DP1.2	(4+4) HBR2	-
	JHL 6540	15D2	2x TB3	2x DP1.2	(4+4) HBR2	-
Titan Ridge	JHL 7340	15E8	1x TB3	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
	JHL 7540	15EB	2x TB3	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
	JHL 7440	TB3-Dock Bridge: 15EF	1x TB3	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
Maple Ridge	JHL 8340	1134*	1x TB4	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
	JHL 8540	1137	2x TB4	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
Goshen Ridge	JHL 8440	TB4-Dock Bridge: 0B26	3x TB4	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
Ice Lake-U	integriert	8A17, 8A0D	1-4x TB3	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
Tiger Lake-U	integriert	9A1B, 9A1D	1-4x TB4	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
Tiger Lake-H	integriert	9A1F, 9A21	1-4x TB4	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich
Alder Lake-P	integriert	463E, 466D	?	2x DP1.4a	(4+1) HBR3	möglich

CPU-Generation	Core-Serie	Fertigung	iGPU	# Displays	DP	DP-Bitrate	DSC	HDMI	HDCP	Anbindung dGPU
Skylake-S/H/U	6000er	14nm	Gen9 (HD5xx/ Iris Pro 5xx)	Triple 4K60	DP1.2	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0	1.4 LSPCON: 2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Kaby Lake-S/H/U	7000er	14nm+	Gen9.5 (HD6xx/ Iris Plus 6xx)	Triple 4K60	DP1.2, HDR	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0a, HDR	2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Kaby Lake Refresh (U)	8x50U/ 8130U	14nm+	Gen9.5 (UHD6xx)	Triple 4K60	DP1.2, HDR	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0a, HDR	2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Coffee Lake-S/H/U	übrige 8000er	14nm++	Gen9.5 (UHD6xx/ Iris Plus 6xx)	Triple 4K60	DP1.2, HDR	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0a, HDR	2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Whiskey Lake-U	8x65U/ 8x45U	14nm++	Gen9.5 (UHD620)	Triple 4K60	DP1.2, HDR	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0a, HDR	2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Coffee Lake Refresh (S/H)	9000er	14nm++	Gen9.5 (UHD630)	Triple 4K60	DP1.2, HDR	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0a, HDR	2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Comet Lake-S/H/U	10xxx	14nm++	Gen9.5 (UHD6xx)	Triple 4K60	DP1.2, HDR	HBR2	nein	1.4 LSPCON: 2.0a, HDR	2.3	bis zu PCIe 3.0 x16
Ice Lake-U	10xxGx	10nm+	Gen11 (UHD/ Iris Plus)	Triple 4K60	DP1.4a, HDR, Adap. Sync, Unterabtastung	HBR3	1.1	2.0b, HDR	2.2	bis zu PCIe 3.0 x16
Rocket Lake-S	11x00	14nm++	Gen12 Xe (UHD7xx)	Triple 4K60	DP1.4a, HDR, Adap. Sync, Unterabtastung	HBR3	1.1	2.0b, HDR	2.3	PCIe 4.0 x16
Tiger Lake-H/U	11xxxH/ 11xxGx	10nm SuperFin	Gen12 Xe (Iris Xe/ UHD)	Quad 4K60	DP1.4a, HDR, Adap. Sync, Unterabtastung	HBR3	1.1	2.0b, HDR LSPCON: 2.1	2.3	PCIe 4.0 x4
Alder Lake-S	12x00	Intel 7	Gen12 Xe (UHD770)	Quad 4K60	DP1.4a, HDR, Adap. Sync, Unterabtastung	HBR3	1.1	2.1, HDR	2.3	PCIe 5.0 x16

CPU-Generation	Core-Serie	Fertigung	iGPU	# Displays	DP	DP-Bitrate	DSC	HDMI	HDCP	Anbindung dGPU
Picasso (Zen+)	3000G	12nm	Vega (GCN5)	Triple 4K60	DP1.4, HDR, FreeSync	HBR3	nein	2.0b, HDR, FreeSync	2.2	PCIe 3.0 x8
Renoir (Zen 2)	4000G	12nm	Vega (GCN5)	Quad 4K60	DP1.4, HDR, FreeSync	HBR3	1.2a	2.0b, HDR, FreeSync (via Chip: 2.1)	2.2 (2.3)	PCIe 3.0 x16
Cezanne (Zen 3)	5000G	7nm	Vega (GCN5)	Quad 4K60	DP1.4, HDR, FreeSync	HBR3	1.2a	2.0b, HDR, FreeSync (via Chip: 2.1)	2.2 (2.3)	PCIe 3.0 x16

GPU-Generation	GeForce-Serie	Fertigung	PCI-Express	# Displays	DP	DP-Bitrate	DSC	HDMI	HDCP
Maxwell	900er	28nm	3.0 x16	Quad 4K60+	1.2	HBR2	nein	2.0, HDR	2.2
Pascal	10x0	16nm	3.0 x16	Quad 4K60+	1.4, HDR, Gsync Comp.	HBR3	nein	2.0b, HDR	2.2
Turing	16x0, 2000er	12nm	3.0 x16	Quad 4K60+	1.4a, HDR, Gsync Comp.	HBR3	1.2a	2.0b, HDR, Gsync Comp.	2.2
Ampere	3000er	8nm	4.0 x16 (3050: x8)	Quad 4K60+	1.4a, HDR, Gsync Comp.	HBR3	1.2a	2.1, HDR, Gsync Comp.	2.3

GPU-Generation	Radeon-Serie	Fertigung	PCI-Express	# Displays	DP	DP-Bitrate	DSC	HDMI	HDCP
Navi (RDNA 1)	5000er	7nm	4.0 x16 (5500: x8)	Quad 4K60+	1.4, HDR, FreeSync	HBR3	1.2a	2.0b, HDR, Freesync	2.2
Navi (RDNA 2)	6000er	7nm	4.0 x16 (6600: x8, 6500: x4)	Quad 4K60+	1.4a, HDR, FreeSync	HBR3	1.2a	2.1, HDR, Freesync	2.3

4K-HDR-Displays an Thunderbolt-Docks: Versuch einer Übersicht (60/120 Hz)

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