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@maylab

PowerShellでマルチモニターの用途切り替えをワンクリック化した話

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PowerShellでマルチモニターの用途切り替えをワンクリック化した話

はじめに

1台のPCに、モニターを何枚もつないでいませんか。

仕事や作業では2枚、3枚と並べると快適ですが、「今はこのモニターはいらない」というタイミングが意外とあります。たとえば次のような場面です。

  • ゲームに集中したいので、ゲーム用のモニター以外は消したい
  • オンライン会議のとき、共有する画面以外は映したくない
  • 逆に、作業中は、ゲーム用や撮影用のモニターは消しておきたい

私の場合は、レーシングコックピットを持っているので、レースをするときは「レース用のモニター1枚だけ」を映したくなります。作業用のモニターが点いたままだと、画面の端にウィンドウが映り込んだり、マウスカーソルが隣の画面に逃げたりして、地味に邪魔なのです。

同じように、レーシングシミュレータを楽しんでいる方や、用途ごとにモニターを分けて使っている方は多いと思います。この記事は、そんな方に向けて、デスクトップやタスクバーのアイコンをクリックするだけで、モニターの組み合わせを切り替える方法を紹介します。

条件は、Windows標準のPowerShellだけで作ること。理由は、フリーのツールを入れるのに少し抵抗があったからです。「名前の知られたツールだけど、知らないサイトから入手するのは避けたい」という方にも、読んでもらえるはずです。

検証環境: Windows(バージョンは各自追記)/ Windows PowerShell 5.1 / モニター3枚(GPU・型番は各自追記)

私のモニター構成

私の環境は、次の3枚です。

名前 役割
DISPLAY1 メインモニター(作業用)
DISPLAY2 メインの右隣に置いた縦置きモニター(作業用)
DISPLAY3 レーシングシミュレータ用モニター

やりたいことは、次の3つです。

  • 作業モードでは、DISPLAY3 を消灯する
  • シミュモードでは、DISPLAY3 だけを映して、DISPLAY1/2 を消灯する
  • 縦置きモニターの向きや配置が、何度往復しても崩れない

方針: PowerShell + Windows API

追加のソフトなしで、ディスプレイの構成を操作する手段は、主に2つあります。

  • DisplaySwitch.exe(Windows標準)
    Win + P と同じ動作をコマンドから呼べます。/internal、/external、/extend、/clone があります。ただし、「特定のモニターだけを消す」といった細かい制御はできません。
  • ChangeDisplaySettingsEx(user32.dll)
    位置、解像度、向き、メインの指定、有効/無効を細かく設定できます。PowerShell の Add-Type から呼べます。

結論から言うと、最終的にはこの2つを併用することになりました。ここから先は、実際にぶつかった壁を順番に紹介します。同じところで詰まった方の参考になれば嬉しいです。

最初に: DISPLAY番号は設定画面の番号と一致しない

まず、一番最初のつまずきです。Windowsの設定画面で「識別」を押すと、モニターに番号が出ますよね。私は、その番号をそのままスクリプトに書きました。ところが、実際に動かしてみると、割り当てが食い違っていました。

設定画面の番号と、API が使う \\.\DISPLAYn は、一致するとは限りません。

そこで、読み取り専用の status モードで、実際の値を確認しました。

Name        X    Y    Width Height Freq Bpp Orient
----        -    -    ----- ------ ---- --- ------
\\.\DISPLAY3 5280 0    3440  1440   180  32  0
\\.\DISPLAY1 0    0    3840  2160   240  32  0
\\.\DISPLAY2 3840 -387 1440  2560   144  32  3

縦置きの DISPLAY2 は Orient=3 で、幅と高さが入れ替わっています。この結果から、割り当てを次のように確定しました。

$SimDisplay   = '\\.\DISPLAY3'
$WorkDisplays = @('\\.\DISPLAY1', '\\.\DISPLAY2')

ポイント: 設定画面の番号を信じず、まず status で実際の値を確認しましょう。

第1の壁: 日本語コメントで構文エラー

「コメントは日本語で書いたほうが分かりやすい」と思って、最初のスクリプトには日本語を入れていました。UTF-8(BOMなし)で保存して実行すると、こんなエラーが出ました。

発生場所 C:\Tools\display\display-mode.ps1:149 文字:10
+ 'work' {
+ ~~~~~
文字列に終端記号 ' がありません。

しかも、エラーの中で日本語のコメントが 繧・(0,0) 縺ｮ繝励Λ繧､繝槭Μ… のように文字化けしていました。

原因は文字コードです。Windows PowerShell 5.1 は、BOMなしのUTF-8ファイルをシフトJIS(ANSI)として読みます。 日本語コメントが誤って解釈され、その中のバイトがクォートや改行を壊していたのでした。

対処は2つあります。

  1. スクリプトを UTF-8 (BOM付き) で保存する
  2. コメントとメッセージを ASCIIのみ にする

誰かに配るスクリプトなら、環境に左右されない後者がおすすめです。この記事のスクリプトも、ASCIIだけで書いてあります。

第2の壁: work で、消したモニターが戻らない

次の壁です。sim(シミュ用だけを表示)は、一発で成功しました。ところが、work で元に戻そうとすると、こんな警告が出て復帰しませんでした。

警告: \\.\DISPLAY1: failed (code=-1)
警告: \\.\DISPLAY2: failed (code=-1)

-1 は DISP_CHANGE_FAILED を表すコードです。これだけでは、原因の見当がつきません。

最初に、次の2つの対処を試しました。

  • 復帰時に、EnumDisplaySettingsW(dev, -2, ...)(ENUM_REGISTRY_SETTINGS)で取得した設定を土台にする
  • シミュ用モニターを先に元の位置へ動かして、(0,0) を空けてから他を戻す

しかし、警告は消えませんでした。結論として、無効にしたモニターを、ChangeDisplaySettingsEx だけで再接続するのは、私の環境ではうまくいきませんでした。

最終的な解決策は、再接続だけを DisplaySwitch.exe /extend(Win + P の「拡張」と同じ)に任せることでした。その後で、保存しておいた位置・解像度・向きを適用し直します。

& "$env:SystemRoot\System32\DisplaySwitch.exe" /extend
Start-Sleep -Seconds 4

これで、作業用のモニターが意図どおりに戻りました。なお、-1 が返った根本的な理由（なぜAPIが再接続を拒否したのか）までは、特定できていません。同じ症状の方は、まずこの回避策を試してみてください。

第3の壁: work で、シミュ用のモニターまで映ってしまう

作業用のモニターが戻るようになって喜んだのも束の間、今度はシミュ用の DISPLAY3 まで映ってしまいました。 保存した3枚すべてを復元していたのが原因です。

作業モードでは、シミュ用は消しておきたいので、次のように変えました。

  • 作業用のモニターだけを、保存した配置で復元する
  • 最後に、シミュ用を Disable する

完成したスクリプト

C:\Tools\display\display-mode.ps1 として保存してください。

# display-mode.ps1  (ASCII only: safe for Windows PowerShell 5.1)
# DISPLAY1 = main / DISPLAY2 = portrait sub / DISPLAY3 = sim
# Usage: status (read only) -> save (store current layout) -> sim / work
# Recovery: press Win+P and choose "Extend".

param(
    [Parameter(Mandatory = $true)]
    [ValidateSet('status', 'save', 'sim', 'work')]
    [string]$Mode
)

$SimDisplay   = '\\.\DISPLAY3'
$WorkDisplays = @('\\.\DISPLAY1', '\\.\DISPLAY2')
$AllDisplays  = @($SimDisplay) + $WorkDisplays
$ProfilePath  = Join-Path $PSScriptRoot 'display-profile.json'

Add-Type -TypeDefinition @'
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public static class Disp {
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Unicode)]
    public struct DEVMODE {
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 32)] public string dmDeviceName;
        public ushort dmSpecVersion;
        public ushort dmDriverVersion;
        public ushort dmSize;
        public ushort dmDriverExtra;
        public uint dmFields;
        public int dmPositionX;
        public int dmPositionY;
        public uint dmDisplayOrientation;
        public uint dmDisplayFixedOutput;
        public short dmColor;
        public short dmDuplex;
        public short dmYResolution;
        public short dmTTOption;
        public short dmCollate;
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 32)] public string dmFormName;
        public ushort dmLogPixels;
        public uint dmBitsPerPel;
        public uint dmPelsWidth;
        public uint dmPelsHeight;
        public uint dmDisplayFlags;
        public uint dmDisplayFrequency;
        public uint dmICMMethod;
        public uint dmICMIntent;
        public uint dmMediaType;
        public uint dmDitherType;
        public uint dmReserved1;
        public uint dmReserved2;
        public uint dmPanningWidth;
        public uint dmPanningHeight;
    }

    [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Unicode)]
    static extern bool EnumDisplaySettingsW(string dev, int mode, ref DEVMODE dm);

    [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Unicode, EntryPoint = "ChangeDisplaySettingsExW")]
    static extern int ChangeEx(string dev, ref DEVMODE dm, IntPtr hwnd, uint flags, IntPtr lp);

    [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Unicode, EntryPoint = "ChangeDisplaySettingsExW")]
    static extern int ChangeExNull(string dev, IntPtr dm, IntPtr hwnd, uint flags, IntPtr lp);

    const uint DM_POSITION = 0x20, DM_DISPLAYORIENTATION = 0x80, DM_BITSPERPEL = 0x40000,
               DM_PELSWIDTH = 0x80000, DM_PELSHEIGHT = 0x100000, DM_DISPLAYFREQUENCY = 0x400000;
    const uint CDS_UPDATEREGISTRY = 1, CDS_SET_PRIMARY = 0x10, CDS_NORESET = 0x10000000;

    static DEVMODE New() {
        DEVMODE dm = new DEVMODE();
        dm.dmSize = (ushort)Marshal.SizeOf(typeof(DEVMODE));
        return dm;
    }

    public static DEVMODE Get(string dev) {
        DEVMODE dm = New();
        EnumDisplaySettingsW(dev, -1, ref dm);
        return dm;
    }

    public static int Set(string dev, int x, int y, uint w, uint h, uint freq, uint bpp, uint orient, bool primary) {
        DEVMODE dm = New();
        EnumDisplaySettingsW(dev, -2, ref dm);  // start from the registry settings
        dm.dmSize = (ushort)Marshal.SizeOf(typeof(DEVMODE));
        dm.dmFields = DM_POSITION | DM_PELSWIDTH | DM_PELSHEIGHT | DM_BITSPERPEL
                    | DM_DISPLAYFREQUENCY | DM_DISPLAYORIENTATION;
        dm.dmPositionX = x; dm.dmPositionY = y;
        dm.dmPelsWidth = w; dm.dmPelsHeight = h;
        dm.dmDisplayFrequency = freq; dm.dmBitsPerPel = bpp;
        dm.dmDisplayOrientation = orient;
        uint flags = CDS_UPDATEREGISTRY | CDS_NORESET;
        if (primary) flags |= CDS_SET_PRIMARY;
        return ChangeEx(dev, ref dm, IntPtr.Zero, flags, IntPtr.Zero);
    }

    public static int Disable(string dev) {
        DEVMODE dm = New();
        dm.dmFields = DM_POSITION | DM_PELSWIDTH | DM_PELSHEIGHT;
        dm.dmPelsWidth = 0; dm.dmPelsHeight = 0;
        return ChangeEx(dev, ref dm, IntPtr.Zero, CDS_UPDATEREGISTRY | CDS_NORESET, IntPtr.Zero);
    }

    public static int Commit() {
        return ChangeExNull(null, IntPtr.Zero, IntPtr.Zero, 0, IntPtr.Zero);
    }
}
'@

function Get-Info($name) {
    $dm = [Disp]::Get($name)
    [pscustomobject]@{
        Name   = $name
        X      = $dm.dmPositionX
        Y      = $dm.dmPositionY
        Width  = $dm.dmPelsWidth
        Height = $dm.dmPelsHeight
        Freq   = $dm.dmDisplayFrequency
        Bpp    = $dm.dmBitsPerPel
        Orient = $dm.dmDisplayOrientation
    }
}

function Restore-One($p, $primary) {
    $r = [Disp]::Set($p.Name, $p.X, $p.Y, $p.Width, $p.Height, $p.Freq, $p.Bpp, $p.Orient, $primary)
    if ($r -ne 0) { Write-Warning "$($p.Name): failed (code=$r)" }
}

function Load-Profile {
    if (-not (Test-Path $ProfilePath)) { throw "Run 'save' first: $ProfilePath" }
    Get-Content $ProfilePath -Raw | ConvertFrom-Json
}

switch ($Mode) {
    'status' {
        $AllDisplays | ForEach-Object { Get-Info $_ } | Format-Table -AutoSize
    }
    'save' {
        $infos = $AllDisplays | ForEach-Object { Get-Info $_ }
        if ($infos | Where-Object { $_.Width -eq 0 }) {
            throw 'A monitor is disabled. Run save while all 3 monitors are on.'
        }
        $infos | ConvertTo-Json | Set-Content $ProfilePath -Encoding UTF8
        Write-Host "Saved: $ProfilePath"
    }
    'sim' {
        $profile = Load-Profile
        $sim = $profile | Where-Object { $_.Name -eq $SimDisplay }
        # make the sim display the primary at (0,0), then disable the work monitors
        $sim.X = 0; $sim.Y = 0
        Restore-One $sim $true
        foreach ($d in $WorkDisplays) { [void][Disp]::Disable($d) }
        [void][Disp]::Commit()
    }
    'work' {
        $profile = Load-Profile
        # re-attach all monitors the same way as Win+P "Extend"
        & "$env:SystemRoot\System32\DisplaySwitch.exe" /extend
        Start-Sleep -Seconds 4
        # restore only the work monitors, then turn the sim monitor off
        foreach ($p in ($profile | Where-Object { $_.Name -ne $SimDisplay })) {
            Restore-One $p (($p.X -eq 0) -and ($p.Y -eq 0))
        }
        [void][Disp]::Disable($SimDisplay)
        $r = [Disp]::Commit()
        if ($r -ne 0) { Write-Warning "commit failed (code=$r)" }
    }
}

4つのモードの役割

モード 動作
status 3枚の位置・解像度・向きを表示します(読み取りのみ)
save 現在の配置を display-profile.json に保存します(3枚とも表示した状態で実行)
sim DISPLAY3をメインにして、DISPLAY1/2を無効にします
work 拡張で再接続し、DISPLAY1/2を保存した配置に戻して、DISPLAY3を無効にします

自分の環境に合わせて書き換える箇所

読者のみなさんは、モニターの数や役割が違うと思います。書き換えるのは、スクリプト冒頭のこの2行だけです。

$SimDisplay   = '\\.\DISPLAY3'
$WorkDisplays = @('\\.\DISPLAY1', '\\.\DISPLAY2')
  • $SimDisplay には、「その用途のときだけ映したいモニター」を指定します。
  • $WorkDisplays には、「その用途のときは消したいモニター」を並べます。
  • 番号は、先に status で確認してください。

実行手順

まずは、何も変更しない status から始めましょう。

# 1. 状態を確認する(何も変更しません)
powershell -ExecutionPolicy Bypass -File C:\Tools\display\display-mode.ps1 status

# 2. 普段の作業配置で、3枚とも表示した状態で保存する
powershell -ExecutionPolicy Bypass -File C:\Tools\display\display-mode.ps1 save

# 3. 切り替える
powershell -ExecutionPolicy Bypass -File C:\Tools\display\display-mode.ps1 sim
powershell -ExecutionPolicy Bypass -File C:\Tools\display\display-mode.ps1 work

-ExecutionPolicy Bypass は、そのコマンド1回にだけ効きます。PC全体の実行ポリシーは変わらないので安心してください。

復帰の保険: 画面が戻らなくなったら、Win + P で「拡張」を選びます。sim を試す前に、この方法を覚えておいてください。sim の後は作業用のモニターが消えるので、Win + R で powershell を開いて work を実行する手順も、先に確認しておくと安心です。

デスクトップにショートカットを作る

毎回コマンドを打つのは面倒ですよね。ここからが、この記事の本題です。クリックするだけで切り替わる、ショートカットのアイコンを作りましょう。

次のスクリプトを、PowerShell に貼り付けて実行すると、デスクトップに2つのショートカットができます。

$script  = 'C:\Tools\display\display-mode.ps1'
$desktop = [Environment]::GetFolderPath('Desktop')
$shell   = New-Object -ComObject WScript.Shell

foreach ($m in @(
    @{ Name = 'Work Mode'; Arg = 'work'; Key = 'CTRL+ALT+F10' },
    @{ Name = 'Sim Mode';  Arg = 'sim';  Key = 'CTRL+ALT+F9' }
)) {
    $lnk = $shell.CreateShortcut((Join-Path $desktop ($m.Name + '.lnk')))
    $lnk.TargetPath   = 'powershell.exe'
    $lnk.Arguments    = "-NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -WindowStyle Hidden -File `"$script`" $($m.Arg)"
    $lnk.WorkingDirectory = 'C:\Tools\display'
    $lnk.Hotkey       = $m.Key
    $lnk.IconLocation = 'imageres.dll,109'
    $lnk.Save()
}
Write-Host "Created in: $desktop"

ここで、一つ注意があります。このスクリプトは、実行して初めてショートカットが作られます。 私も最初は、コードを受け取っただけで「アイコンが見当たらない」と戸惑いました。実行したら、デスクトップを確認してください。

  • 作成先は、[Environment]::GetFolderPath('Desktop') で取得しています。OneDriveの同期が有効だと、デスクトップの場所が C:\Users\<ユーザー名>\OneDrive\Desktop のように変わることがあるためです。
  • -WindowStyle Hidden で、PowerShell のウィンドウを出さずに実行します。
  • 作ったアイコンは、右クリックからタスクバーに固定することもできます。

ホットキーが、すでに使われていた話

ホットキーも付けてみました。最初は Ctrl + Alt + S にしたのですが、押してみると、もとから入っていたHPのユーティリティのホットキーが反応してしまいました。

メーカー製のPCは、独自のホットキーを常駐させていることがあります。そこで、Ctrl + Alt + F9(シミュ)と Ctrl + Alt + F10(作業)に変更しました。Fキーの組み合わせなら、衝突は少ないはずです。ホットキーを使わない場合は、Key を '' にしてください。

切り替え後の注意

  • シミュモードでは、DISPLAY3 だけが映ります。デスクトップのアイコンは、映っている画面に出るので、そこから「Work Mode」を押せば戻せます。
  • モニターの並びや解像度を変えたときは、Win + P で拡張にして、3枚とも映した状態で配置を直してから、save をやり直してください。
  • work は、一度3枚を拡張で映してから、シミュ用を消します。切り替えの最中に、一瞬だけ3枚が映ります。

まとめ

1台のPCで、モニターを「作業用」と「シミュ用」に分けて切り替える仕組みを、PowerShell だけで作りました。

  • 設定画面の番号を信用せず、status で実際の \\.\DISPLAYn を確認する
  • PowerShell 5.1 のスクリプトは、日本語を入れるなら BOM付きUTF-8、そうでなければASCIIのみにする
  • 無効にしたモニターを ChangeDisplaySettingsEx だけで戻すのは、私の環境ではうまくいきませんでした。再接続は DisplaySwitch.exe /extend に任せ、配置の復元だけをAPIで行う構成に落ち着きました
  • 試す前に、Win + P(拡張)で戻せることを確認しておく
  • ホットキーは、メーカー製PCの常駐ソフトと衝突しやすいので、Fキーなどを選ぶ

今回は3枚構成でしたが、$SimDisplay と $WorkDisplays を書き換えれば、「作業用/ゲーム用」「会議用/資料用」など、別の用途分けにも使えるはずです。「このモニター、今はいらないな」と感じたことのある方は、ぜひ試してみてください。

動作確認は、私の環境のみです。GPUやドライバによっては、挙動が異なる可能性があります。sim を試す前に、必ず save と復帰手順を確認してください。

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