用示波器恢復軟盤裡的遊戲，這個程式設計師大神的操作太硬核了

魚羊 蕭簫 發自 凹非寺量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

又到了考（bao）驗（lu）閱（nian）歷（ling）的時候了。

盆友，你可識得此物？

在80年代90年代，可是有不少寶貴的程式碼資料，都是儲存在這樣的載體之中的，比如DOS版的仙劍1。

辣麼，如果現在有一張儲存古早程式碼的軟盤到了你手裡，你該如何解開其中的歷史祕密？要知道，在今天，你可能連讀取軟盤的裝置都很難找到……

要是再磕了碰了，那就更完蛋了。

最近，vsftpd作者、Google Project Zero創始人Chris Evans大佬就遇到了這樣的難題：

在和Phil Pemberton一起恢復儲存在軟盤中的幾個古早遊戲程式碼時，他們發現，部分軟盤出現了不同程度的損壞，以致於直接用Greaseweazle這樣的裝置是無法讀取的。

△Greaseweazle F7 Plus

怎麼辦？大佬決心要搞出一個船新的方案，搶救寶貴歷史程式碼。

裝置也簡單，就用萬能的示波器。

沒錯，就是那種用來測試電路、顯示波形的儀器。

恢復出來的遊戲程式碼竟然還能玩，而且介面顯示清晰：

這波操作，看得網友直呼：資料考古不要太酷。

手敲0和1，100%恢復古早程式碼

軟盤通常以模擬訊號的方式儲存資料。

這裡面儲存的模擬訊號，用的是最原始的FM調製（頻率調製）。

也就是說，它所儲存的訊號0和1，分別會以不同的波形頻率表示。

△這代表的是00101100

以下面這段波形為例，單位週期下，在訊號為0時，輸出的頻率是比較慢的；而當訊號變成1時，頻率就會突然變快。

因此，只需要找到週期規律，就能判斷一個週期裡，訊號代表的是0還是1。

但也不能僅僅看峰值來判斷訊號是否為1。例如，在這個週期裡，就出現了一個「假峰值」，然而人工解讀的結果還是0。

因為這個峰值其實是一個噪音，訊號的整體趨勢仍然是下降的，波形的頻率本質上並沒有變化。（但訊號為1時，波形會呈現一個完整的週期，起始點和終點的值是非常接近的）

有網友給出了簡單的判斷方法：一個週期過去，如果訊號值變化很大，則代表0；如果訊號值幾乎不變，則代表1。

據Chris Evans介紹，代表0的正弦波訊號，是8μs一個週期；而代表1的正弦波訊號，則是4μs一個週期。

這種情況下，用Greaseweazle等「現代裝置」直接讀取資料，會出現一個問題。

如果軟盤中的資料，由於各種外部原因（時間久遠、使用次數過多）出現了損壞，那麼僅憑機器，是無法從這些帶有大量噪音的資料中完成解讀的。

△就像這樣，有一個扇區出現了問題

但人卻可以輕易看出這些資料中的「規律」，從而判斷訊號的狀態。

因此，用示波器將軟盤中傳輸的模擬訊號展示出來，再由人工進行解讀，會是個更好的方法。

於是Evans和Pemberton將示波器直接連上了軟盤驅動器的測試點，看看軟盤到底都輸出了些什麼訊號。

其中，輸入訊號會呈現一正一負兩個波形，用來消除一部分噪聲。

從各種「年代久遠」的軟盤解讀出的訊號來看，難怪Greaseweazle這些裝置讀不出來……（連人也得仔細分辨一會兒）

接下來，就是處理這些神奇的波形了。

為了更好地處理噪音、繪製訊號影象，Evans和Pemberton還用上了Audacity來處理模擬訊號。

Audacity是一個免費開源的音訊分析和編輯工具，能夠快速放大和檢查波形，還具有多功能低通濾波器，以及直接繪圖的功能。

另外，Audacity也支援CSV檔案的匯入。

Evans和他的小夥伴還利用這樣的音訊工具搞出了新的衍生玩法……

比如將速度放慢100倍，聽一聽軟盤記錄的聲音（軟盤每轉一次時間為0.2秒，該樣本為20秒）：

軟盤錄音方式.wav來自量子位00:0000:28

恢復出來的資料，效果還不錯。

但上面這些，還只能用於資料比較正常的訊號。

對於軟盤本身有輕微損壞的訊號，想要恢復就變得更困難了。

軟盤壞了怎麼辦？

要是軟盤上有劃痕，這部分的訊號就會變得非常難以辨認。

這是Evans和Pemberton還原的其中一個凹痕的訊號，顯然中間那部分，訊號振幅（圖中訊號的強度）丟失得非常厲害，還自帶噪音。

其中一種方法是，多用幾種不同的軟盤驅動器試試。

先用MF504C軟盤驅動器過濾一下噪音：

好像效果不大。

換上另一個TEAC軟盤驅動器後，顯示的訊號更加給力了，但強度還是很小：

用肉眼分辨的話，難度還是太高了。

鑑於此，Evans和Pemberton又換上了TEC軟盤驅動器，效果好多了，峰值也變得清晰可辨。

除此之外，應對這類訊號振幅丟失的情況，還有另一種方法：手工繪製修復。

由於峰值缺失得實在太厲害，只能通過人為修復，繪製部分峰值訊號，來解決強度過低的問題。

但無論如何，這些訊號都可以被修復。

據作者介紹，上面這些辦法100%可以恢復軟盤中的資料。

除非真的出現了不可抗力。

例如，軟盤的一部分被損壞得很徹底

：

這種情況下，軟盤資料就徹底沒辦法恢復了。

所以，家裡有「上古寶物」的小夥伴，一定要保護好自己的軟盤！

關於作者

這個項目的作者之一，是最受歡迎的Linux發行版FTP伺服器程式vsftpd作者、著名黑客Chris Evans。

他畢業於牛津大學，畢業後進入甲骨文工作，其後又在谷歌工作了9年時間，是Chrome瀏覽器安全團隊和谷歌黑客團隊Project Zero的創建者。

據報道，Project Zero團隊由谷歌內部頂尖安全工程師組成，使命是找出全球範圍內高價值的安全漏洞，並將其徹底消除。

2015年，特斯拉把這位黑客大神攬入麾下，負責領導安全工作。2016年，Evans從特斯拉離職。

Evans還是漏洞賞金平臺HackerOne的成立顧問。

現在，據老哥自己說，他處在「半退休」狀態。

最後的最後，你是否也對80年代的遊戲程式碼長啥樣產生了好奇？

Evans表示，這些恢復出來的原始碼已經交給遊戲原作者，是否開源就要看原作者的意思了，如果你感興趣，不妨蹲個後續~

不過，此前量子位還介紹過另一個從21張軟盤中被「搶救」出來的紅白機遊戲，程式碼已在GitHub上開源：

https://github.com/DickBlackshack/Days-of-Thunder-NES-Unpublished/