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Apple Silicon M4·M5 칩에서 외부 4K 디스플레이의 HiDPI 해상도 제한 발생

 (smcleod.net)
1P by GN⁺ 1시간전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • M4·M5 세대에서는 외부 4K 모니터에서 3840×2160@2x HiDPI 모드가 지원되지 않고, 최대 3360×1890까지만 가능함
  • 이 제한은 Display Coprocessor(DCP) 펌웨어 구조 변경으로 인해 생기며, 하드웨어 성능 문제는 아님
  • M5 Max의 프레임버퍼 예산이 파이프별로 재할당되어 단일 스트림 파이프의 폭이 6720픽셀로 축소됨
  • EDID 수정, 포트 변경, 드라이버 속성 조정 등 다양한 방법이 시도되었으나 모두 효과 없음
  • 현재 완전한 해결책은 Apple이 DCP 펌웨어를 수정하는 것이며, 임시로는 가상 디스플레이 미러링 방식으로 2x HiDPI 구현 가능함

Apple Silicon M4/M5 외부 4K 디스플레이 HiDPI 제한 분석

  • M4 및 M5 세대 Apple Silicon에서는 외부 4K 모니터의 완전한 2x HiDPI 모드(3840×2160@2x) 가 제공되지 않음
    • 최대 HiDPI 모드는 3360×1890으로 제한되어, 이전 세대(M2/M3)에서 가능했던 3840×2160 HiDPI가 불가능
    • 사용자는 비HiDPI 모드의 흐릿한 텍스트 또는 선명하지만 축소된 작업 공간 중 하나를 선택해야 함
  • 이 제한은 하드웨어 한계가 아닌 Display Coprocessor(DCP) 펌웨어 구조 변경에서 비롯됨
    • M5 Max는 사양상 8K@60Hz를 지원하지만, DCP가 보고하는 기능은 M2 Max와 동일
    • M4/M5 세대에서 프레임버퍼 예산(framebuffer budget) 이 파이프별로 재할당되어, 표준 4K 경로의 예산이 7680픽셀에서 6720픽셀로 축소됨
    • DCP 펌웨어 디스어셈블 결과, 6720(0x1A40) 값이 하드코딩된 상수로 존재

테스트 환경 및 비교 결과

항목 M5 Max (문제 있음) M2 Max (정상 동작)
칩 Apple M5 Max Apple M2 Max
모델 ID Mac17,6 Mac14,6
GPU 코어 40 38
macOS 26.4 (25E246) 26.4 (25E246)
디스플레이 LG HDR 4K 32UN880 LG HDR 4K 32UN880
연결 USB-C/Thunderbolt (HBR3, 8.1Gbps, 4 lanes) 동일
최대 HiDPI 모드 3360×1890 3840×2160
  • 두 시스템 모두 MaxActivePixelRate, MaxW, MaxH, MaxBpc 등 DCP 파라미터는 동일
  • system_profiler 출력에서 M5 Max의 백킹스토어는 6720×3780, UI는 3360×1890 HiDPI로 표시
  • HiDPI modes 목록에서도 3840×2160@2x 항목이 존재하지 않음

프레임버퍼 및 파이프 구조 변화

  • M2 Max는 컨트롤러 단위의 단일 예산(MaxSrcRectWidth=7680)을 사용
  • M5 Max는 서브파이프별 예산 구조(MaxSrcRectWidthForPipe=(6720,7680,7680,7680))로 변경
    • 단일 스트림 4K 출력은 sub-pipe 0(6720) 만 사용
    • 8K 출력 시 2개 sub-pipe(0,2)를 사용
  • 이로 인해 4K HiDPI(7680×4320 백킹스토어)는 sub-pipe 0의 예산을 초과하여 생성 불가
Sub-pipe MaxSrcRectWidth 용도
0 6720 단일 스트림 (표준 디스플레이)
1–3 7680 멀티 파이프 (8K 등)
  • MaxVideoSrcDownscalingWidth 비교
    컨트롤러 MaxSrcRectWidthForPipe[0] MaxVideoSrcDownscalingWidth 비율
    내부 디스플레이 5120 10744 2.1x
    외부 디스플레이 6720 6720 1.0x
    • 내부 디스플레이는 스케일러 여유가 있으나, 외부는 여유가 없어 3840×2160 HiDPI 불가
  • MaxSrcRectWidthForPipe와 MaxVideoSrcDownscalingWidth는 드라이버 로드 시 고정되어 런타임 변경 불가
    • 포트 변경, 클램쉘 모드, EDID 수정 등에서도 동일하게 6720 유지

DCP 펌웨어 분석

  • 펌웨어 파일은 /System/Volumes/Preboot/<UUID>/restore/Firmware/dcp/ 경로에 존재하며, M5 Max는 t605xdcp.im4p 사용
    • LZFSE 압축(4.1MB → 16.4MB) 상태이며 암호화되지 않아 img4tool로 추출 가능
  • HiDPI 관련 속성(MaxVideoSrcDownscalingWidth, MaxSrcRectWidthForPipe, IOMFBMaxSrcPixels, ExternalAppleLook)이 모두 이 펌웨어 내부에서 정의
  • IOMFB::UPPipe::verify_downscaling(SwapRequest *) 함수가 MaxVideoSrcDownscalingWidth를 기준으로 요청된 소스 폭을 검증
  • Ghidra 분석 결과
    • 외장 디스플레이 Sub-pipe 0: 0x1A40(6720)
    • Sub-pipe 1~3: 0x1E00(7680)
    • 내장 디스플레이 Sub-pipe 0: 0x1400(5120)
    • 모든 Sub-pipe 높이: 0x1200(4608)
  • 제한은 두 단계로 작동
    1. MaxSrcRectWidthForPipe[0](6720) → 모드 열거 단계에서 제한
    2. MaxVideoSrcDownscalingWidth(6720) → 런타임 검증 단계에서 제한
  • 동일 컨트롤러의 다른 파이프가 7680을 지원하므로, 하드웨어 제약이 아닌 펌웨어 정책임이 확인됨

문제 해결 시도

  • Display Override Plist

    • /Library/Displays/.../DisplayVendorID-1e6d/DisplayProductID-7750에 7680×4320 HiDPI 해상도 추가
    • M5 Max에서는 효과 없음, M2 Max에서는 정상 작동
    • M5 Max의 WindowServer가 해당 모드를 열거하지 않음

  • EDID 소프트웨어 패치

    • IODisplayEDID에 수정된 EDID 삽입 (4095×4095, 최대 픽셀 클럭 655.35MHz 등)
    • 효과 없음
    • BetterDisplay 개발자는 M4에서 소프트웨어 EDID 오버라이드로 8K 프레임버퍼 확보 성공 사례 보고
    • 그러나 4K 패널은 실제 8K 신호를 표시할 수 없어 실질적 해결책 아님

  • EDID 하드웨어 플래시

    • 7680×4320@60Hz(VIC 199) 모드를 EDID에 추가 후 LG 모니터 EEPROM에 플래시
    • DCP가 MaxW=7680, MaxH=4320으로 업데이트되지만 sub-pipe 0의 6720 제한은 유지
    • 8K 타이밍을 기본으로 설정 시 3840×2160@2x 모드가 생성되나, macOS가 실제 8K 신호를 출력하려 시도하여 표시 불가

  • IOKit Registry 수정

    • DisplayHints, ConnectionMapping 등 DCP 속성 직접 수정 시도
    • 커널 드라이버(AppleDisplayCrossbar)가 쓰기 거부(kIOReturnUnsupported)

  • 기타 시도

    • WindowServer 캐시 삭제, 연결 디스플레이 수 축소, HDMI 전환, SkyLight 비공개 API(SLConfigureDisplayWithDisplayMode) 호출 등 모두 실패
    • Apple 디스플레이로 위장(EDID에 Apple Vendor ID 삽입) 시 “Apple Pro Display X”로 표시되지만 ExternalAppleLook=No, 예산 변화 없음

  • IOKit 속성 쓰기 결과 요약

    서비스 메서드 결과
    IOMobileFramebufferShim IORegistryEntrySetCFProperty kIOReturnUnsupported
    AppleDisplayCrossbar 등 IORegistryEntrySetCFProperty kIOReturnNotReady
    IOAVController IORegistryEntrySetCFProperty Accepted (단, DCP로 전달되지 않음)

RuntimeProperty 부트 인자 테스트

  • 펌웨어에는 IOMobileFramebuffer::parse_RTP_boot_args() 함수가 존재하며, 부트 시 속성 재정의 가능성 있음
    • 예: iomfb_RuntimeProperty_ExternalAppleLook, iomfb_enable_bw_check, iomfb_dual_pipe_policy 등
  • SIP와 Startup Security를 완화한 상태에서 sudo nvram boot-args=로 테스트했으나, DCP 펌웨어는 반응하지 않음
    • 해당 코드 경로가 개발용으로만 활성화된 것으로 추정됨

Virtual Display Mirror 임시 우회 방법

  • force-hidpi CLI 도구를 제작하여 SkyLight의 비공개 SLVirtualDisplay API를 이용, 가상 디스플레이(7680×4320) 를 생성하고 실제 4K 패널을 하드웨어 미러링
    • 하드웨어 미러 경로는 verify_downscaling 검사를 우회
    • system_profiler에서 “Hardware Mirror: Yes”로 표시
  • 이 방식으로 3840×2160 HiDPI 구현 가능
    • 텍스트가 선명하고 macOS UI가 정상적인 2x 밀도로 렌더링
    • 가상 디스플레이는 PQ(ST 2084) EOTF를 사용하며 SDR 패널용 감마 보정 적용
  • 단점
    • 도구가 상시 실행되어야 하며 종료 시 1.0x로 복귀
    • 시스템 설정에 추가 디스플레이가 표시됨
    • M2 Max의 네이티브 HiDPI보다 텍스트 렌더링이 약간 다름
    • 비공개 API 의존성으로 macOS 업데이트 시 불안정 가능

원인 및 수정 가능성 요약

  • M2 Max: 컨트롤러당 7680픽셀 예산 → 3840×2160 HiDPI 가능
  • M5 Max: sub-pipe 구조로 변경되어 단일 스트림 파이프(0) 가 6720으로 제한
  • 이로 인해 4K HiDPI 최대치가 3360×1890으로 축소
  • EDID 수정, 포트 변경, 디스플레이 수 조정 등으로는 변경 불가
  • 근본적 해결책은 Apple이 DCP 펌웨어(t605xdcp.im4p)를 수정하는 것
    1. 하드코딩 상수 0x1A40 → 0x1E00으로 상향
    2. 단일 파이프에서도 멀티파이프 HiDPI 백킹스토어 허용
    3. 연결된 디스플레이 기반의 동적 할당 허용
    4. 런타임 속성 또는 부트 인자 노출
  • Apple Feedback FB22365722 제출됨
  • Apple은 문제를 인지하고 있으며, 현재는 제품 페이지에 스케일 해상도 제한 경고 추가로 대응 중

진단 명령 요약

  • ioreg -l -w0 | grep "IOMFBMaxSrcPixels" : 파이프별 프레임버퍼 예산 확인
  • ioreg -l -w0 | grep "MaxVideoSrcDownscalingWidth" : 스케일러 제한 확인
  • system_profiler SPDisplaysDataType : 디스플레이 요약
  • CGSGetNumberOfDisplayModes : HiDPI 모드 목록 확인

M2 Max 정상 동작 예시

  • 3840×2160@2x HiDPI 모드 존재
  • DCP 파라미터: MaxW=3840, MaxH=2160, MaxActivePixelRate=497,664,000
  • IOMFBMaxSrcPixels에서 MaxSrcRectWidth=7680 확인
  • 동일 LG HDR 4K 디스플레이에서 완전한 HiDPI 모드 사용 가능
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GN⁺ 1시간전  [-]
Hacker News 의견들

  • 최근 MacBook Pro M5 Pro를 처음 샀는데 약간 후회 중임
    노트북 자체는 훌륭하지만, 내 LG 38WN95C-W 모니터(3840x1600@144Hz, USB-C) 와 제대로 호환되지 않음
    BetterDisplay로 3360x1400 HiDPI는 가능하지만, 익숙했던 화면 공간을 잃게 됨
    이전 세대보다 M5가 더 나쁠 줄은 몰랐음. Apple은 많은 걸 잘하지만, 이런 기본적인 부분에서 실수함
    이제 Apple Intelligence에게 아내에게 새 모니터가 필요하다고 설명하는 법을 물어봐야 할 듯함

    • 나도 비슷한 문제를 겪었는데, Tim Cook에게 이메일을 보냈더니 해결됨
      Catalina 이후 macOS가 60Hz 이상 주사율을 지원하지 않던 DisplayPort DSC 버그였음
      Apple 지원팀은 몇 주간 진단만 반복하다가 “WontFix”로 끝냈지만, 이메일 후 Sonoma에서 수정되었음
      관련 포럼 링크
      • CEO 이메일이 실제로 전달될 거라 기대하진 않지만, 혹시 몰라 나도 보냈음
      • 나도 M1 Pro에서 M5 Pro로 업그레이드했는데, 같은 도크와 모니터 조합에서도 4K 60Hz 이상이 안 됨
        macOS Sequoia에서 Tahoe로 바꾼 후 발생한 문제임
      • 나도 방금 이메일 보냈음. 정말 황당한 문제임
      • 이 얘기 듣고 알았는데, 그래서 내 MacOS가 같은 144Hz 모니터에서도 Windows보다 느리게 느껴졌던 이유였음
      • 완전히 고쳐진 건 아님. Apple이 DP 1.4를 조작해 ProDisplay XDR을 구동했는데,
        비Apple 모니터에는 GPU가 1.2만 지원한다고 속이는 식으로 협상했을 가능성이 있음.
        이번 문제도 그 연장선일 수 있음

  • 작성자가 이 문제를 해결하려고 엄청난 노력을 들인 게 보임.
    이렇게까지 해야 Apple이 문제를 인식한다는 게 안타까움

    • 나도 57" G9 울트라와이드에서 PIP/PBP 설정 때문에 고생했음
      결국 BetterDisplay에서 Mac 제한을 해제하고, DisplayLink 케이블과 전원형 HDMI 동글을 조합해 해결함
      5120x1440 @ lodpi는 너무 흐릿했지만, 10240x2880 @ 120Hz HDR로 안정화시킴
      제목 보고 웃음이 나왔음. OP의 고통이 너무 공감됨
    • 나도 주말 내내 머리 싸매고 해결책을 찾았지만 마땅한 우회 방법이 없었음
    • 나도 비슷한 문제를 겪었는데, Claude나 GPT로 하드웨어 문제를 탐색하니 빠르게 해결 단계를 제시해줘서 유용했음
      작성자도 아마 디스플레이 지식이 거의 없는 상태에서 시작했을 듯함

  • 나도 새 M4 MacBook에서 외부 4K 모니터가 흐릿하게 보여서 미치는 줄 알았음
    이전 설정을 복제해도 해결되지 않았고, 혹시 Apple이 자사 디스플레이만 최적화하는 게 아닌가 의심됨

    • macOS의 해상도·스케일링 처리 방식은 여전히 이상함
      Windows 11조차 이런 문제는 없는데, macOS는 비Apple 모니터에서 글자가 어색하게 보임
      예전 Intel Mac 시절에도 Thunderbolt 도크 연결 시 이런 문제를 겪었음
      서브픽셀 렌더링 옵션을 다시 지원해줬으면 함
    • “lodpi”가 왜 흐릿하다는 건지 모르겠음.
      나는 43" 4K 모니터에서 1x 스케일로 8년째 쓰고 있는데, Linux나 M1, M4 간 차이를 못 느꼈음
    • 나도 BetterDisplay로 모든 조합을 시도했지만, 여전히 글꼴이 흐릿했음. 큰 5k2k 모니터에서는 특히 답답했음
    • 요즘 macOS 전체 품질이 불안정한 걸 보면, 단순히 회사의 관리 부실 때문일 가능성이 큼

  • 혹시 EDID가 꼬인 모니터라면, screenresolution CLI 앱으로 해결할 수 있음
    이걸로 임의의 해상도와 주사율을 설정해 100Hz까지 안정적으로 썼음

    • 고마움. 다만 이 툴은 단순히 해상도와 주사율만 바꾸고, HiDPI 스케일링 제어는 안 되는 듯함

  • 혹시 저자가 4K 디스플레이를 8K 프레임버퍼로 렌더링 후 다운스케일하려는 건가?
    단순 4K low-DPI 대비 어떤 이점이 있는지 궁금함. 일종의 무료 안티앨리어싱인가?

    • 맞음. macOS는 2x 스케일이 아닐 때 텍스트 렌더링 품질이 나쁨, 그래서 그렇게 하는 것임
    • 핵심은 비네이티브 해상도에서 스케일링 시 품질 저하를 막기 위함임
      Windows는 1.5x 스케일링 시 텍스트가 흐릿해지지만, macOS는 6K 프레임버퍼를 4K로 다운스케일해 선명도를 유지함
    • 나도 BetterDisplay로 같은 방식 사용 중임
      2K 모니터에서도 가상 5K 프레임버퍼를 2K로 줄이면 macOS 기본 2K보다 훨씬 선명함

  • 나도 M5 Air에서 비슷한 문제를 겪음
    60Hz 4K 모니터는 괜찮지만, 두 개의 고주사율 4K 게이밍 모니터를 동시에 연결하면 하나가 인식되지 않음
    케이블을 바꿔보다가 결국 대역폭 한계 때문임을 깨달음

  • 이건 일반적인 Retina 구성이 아님.
    프레임버퍼가 실제 해상도보다 훨씬 커서 다운스케일되는 특이한 설정임
    대부분의 사용자는 이런 구성을 원하지 않기 때문에 Apple이 신경 안 쓰는 듯함

    • 나는 표준 LG UltraFine 4K를 M5 MacBook Pro에 연결했을 뿐인데, 이게 비정상 구성이라니 이해 안 됨
    • 그게 일종의 2x 슈퍼샘플링 아닌가? 완벽한 안티앨리어싱을 위해선 그 정도는 필요함
    • 나도 이게 비정상 구성이라는 의견에 동의함. 왜 굳이 2배 픽셀로 렌더링 후 다시 절반으로 줄이는지 의문임
    • 하지만 보급형 Windows 노트북도 이런 해상도 처리를 무리 없이 하는데,
      창작자용 플랫폼의 대표주자인 Mac이 이런 걸 못 한다는 건 좀 실망스러움

  • HiDPI라면 1080p@2x 아닌가? 그건 여전히 가능한가?

    • 맞음. 3840x2160 디스플레이라면 macOS에서 1920x1080@2x로 쓰는 게 일반적임
      그런데 왜 7680x4320 버퍼를 쓰는지 모르겠음.
      나는 M4 Mac에서 4K 디스플레이를 5120x2880(2560x1440@2x) 버퍼로 쓰는데 잘 작동함
      macOS Sequoia 기준임
    • 나도 이 글의 요점을 잘 모르겠음. 4K 모니터에서 4K HiDPI는 존재하지 않음.
      그건 8K 모니터에서 2160p@2x일 뿐임. 4K 100% 스케일은 어느 OS에서나 보기 안 좋음
    • 결국 2160p@2x라는 비정상적 구성을 말하는 듯함

  • 글에 텍스트 블러 비교 스크린샷이 있으면 더 설득력 있을 것 같음

    • 피드백 고마움. 정확한 촬영이 쉽진 않지만, 퇴근 후 사진을 추가해 업데이트해볼 예정임
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