Le dock USB-C qui laisse le choix entre 4K60 et 4K30… et USB 2.0 et USB 3.0 (mais pas sur Mac)

Depuis les débuts de l’USB-C, un problème se pose souvent avec les stations d’accueil et autres hubs : une limitation sur la partie vidéo. En effet, pas mal de modèles se limitent à du 4K à 30 Hz plutôt que du 4K à 60 Hz. J’avais expliqué que c’était une limite matérielle mais il y a (parfois) une alternative.

Note rapide pour la suite : je vais parler de 4K30 et de 4K60 plutôt que de 2160p, et je sais que le mot 4K est juste un nom marketing dans ce cas.

Petit résumé technique : à partir d’une prise USB-C classique, on a généralement trois possibilités pour le partage. Soit on se passe de vidéo et on assigne toutes les broches à l’USB, avec un débit de 10 Gb/s, soit on décide de transmettre de la vidéo et des données, et on assigne une partie des broches à l’USB (en limitant à 5 Gb/s) et une partie à la vidéo (en limitant à du 4K30, soit deux lignes DisplayPort) soit, le cas le plus rare, on assigne toutes les broches à la vidéo, pour du 4K60 (quatre lignes DisplayPort). Dans tous les cas, il reste de l’USB 2.0 en parallèle, parce que la norme passe par des broches dédiées. Dans les hubs USB-C, le choix le plus classique est le second : des données à 5 Gb/s et de la vidéo limitée. On peut aussi techniquement avoir du 4K60 et des données à 5 Gb/s, mais ça nécessite la prise en charge du DisplayPort 1.4 et ce n’est pas généralisé.

Mais CalDigit, avec sa première station d’accueil USB-C, a proposé un compromis. Il était expliqué dans la FAQ : un firmware spécifique permettait de passer du mode USB 3.0 + 4K30 (celui par défaut) au mode USB 2.0 + 4K60. Il faut demander le firmware au support (support@caldigit.com) et il nécessite Windows (ça semble marche en machine virtuelle, mais c’est mieux sur un vrai PC). Après avoir acheté une station d’accueil d’occasion, j’ai demandé le firmware et je l’ai reçu.

Avec le firmware de base

Parlons pratique : le dock nécessite un pilote pour l’Ethernet (qui n’est pas une puce standard) et il est interfacé en USB 3.0 en interne, de façon logique. Merci macOS, c’est fastidieux : il faut installer le pilote, l’activer avec une application, le valider puis redémarrer… et ça n’a pas marché. Cypress (qui fournit la puce GX3) n’a pas de pilotes pour macOS Sonoma directement. J’ai testé sous macOS Monterey, et là ça fonctionne. C’est dans la norme pour les débits, avec 920 Mb/s en réel (un peu moins que d’autres). Je préfère vraiment quand les fabricants mettent une puce Realtek qui marche sans pilotes.

Pour la partie vidéo, j’ai branché un écran LG UltraFine en DisplayPort, sans succès : macOS veut afficher au maximum en 2 560 x 1 440 (ça ne passe pas en 3 840 x 2 160 à 30 Hz) et donc je n’ai pas d’image car l’écran n’a pas de scaler.

Question USB, ma clé USB 3.0 basique atteint 40 Mo/s en écriture et 160 Mo/s en lecture.

Avec le firmware « spécial »

Pour la mise à jour du firmware, envoyé par le support, j’ai simplement utilisé une machine virtuelle Windows 10. Il faut bien connecter toutes les fonctions USB à cette dernière (VMware Fusion propose le choix) et lancer un fichier .bat qui va effectuer la mise à jour. Attention, il va effectuer une manipulation qui va créer un périphérique USB de plus, à connecter à la machine virtuelle. J’ai eu quelques pertes d’image (l’écran était branché) et une erreur au départ, mais ça a ensuite fonctionné. Mais je vous conseille vraiment de le faire sur un PC ou un Mac avec Boot Camp si vous en avez la possibilité. Si ça ne fonctionne pas, il faut bien vérifier que le périphérique Billboard est détecté.

Comme prévu, l’USB devient lent : on passe en USB 2.0 (480 Mb/s) et ma clé USB a des performances déplorables dans ce cas (40 Mo/s en lecture, 20 Mo/s en écriture). Idem en Ethernet, un peu moins de 340 Mb/s.

Pour l’écran… ça n’a pas fonctionné. Enfin, plus exactement, l’UltraFine ne réagit pas même si macOS propose bien les bonnes définitions.

Il faut noter une chose : il est possible de revenir au firmware d’origine avec la même manipulation en utilisant simplement le firmware default plutôt que le special.

Un problème de macOS

Après quelques essais, je me suis rendu compte d’un truc : macOS n’aime pas la modification. Sous macOS Sonoma, je suis bloqué en 4K à 30 Hz dans tous les cas avec mon téléviseur Samsung. Que je branche directement le téléviseur en HDMI sur le dock USB-C ou en DisplayPort avec un adaptateur USB-C, je ne peux pas dépasser 30 Hz. Dans le meilleur des cas, je me retrouve avec un message sur le téléviseur, dans le pire avec un écran brouillé.

Je peux parfaitement brancher un moniteur qui se contente de la bande passante de deux lignes (par exemple un écran en 1 920 x 1 200) ou le téléviseur en 4K30, mais pas passer en 4K60. Mon moniteur LG, lui, ne fonctionne dans aucun cas, mais il est uniquement Thunderbolt/USB-C, et le branchement en DisplayPort passe par un adaptateur qui peut poser des soucis.

Sous Windows 10

Pour vérifier, j’ai installé Windows 10 sur mon MacBook Pro avec Boot Camp, pour avoir un système natif. Et sous Windows 10, ça fonctionne avec le téléviseur. Si je me suis retrouvé à 30 Hz au premier branchement, j’ai pu passer à 60 Hz dans les réglages sans problèmes particuliers et sans artefacts.

Je suppose que le firmware effectue des modifications qui ne sont pas nécessairement standardisées et que macOS n’aime pas ça. Une des pages de support indique implicitement que le problème vient de la prise en charge du MST, absente sous macOS, et c’est peut-être la raison. Dans tous les cas, la modification ne sert donc à rien si vous avez un Mac sous macOS : vous perdrez l’USB 3.0 sans gagner la prise en charge d’une image en 4K60.

Malgré tout, la solution de CalDigit a le mérite d’exister et de laisser le choix à l’utilisateur, même si la mise en place n’est pas très pratique étant donné qu’il faut contacter le support. A ma connaissance, la majorité des docks USB-C de l’époque n’implémente que le mode USB 3.0 + 4K30, d’ailleurs. Sur les ordinateurs et les docks récents, le problème ne se pose généralement plus : si le dock et l’ordinateur prennent en charge le DisplayPort 1.4 – c’est le cas depuis quelques années -, il est possible d’avoir une image en 4K60 tout en gardant de l’USB 3.0 à 5 Gb/s. Attention tout de même si vous passez par un écran relié en DisplayPort : il devra aussi prendre en charge la technologie.