用示波器恢復軟盤里的游戲，這個程序員大神的操作太硬核了
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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，可是有不少寶貴的代碼數據，都是存儲在這樣的載體之中的，比如DOS版的仙劍1。
辣么，如果現在有一張存儲古早代碼的軟盤到了你手里，你該如何解開其中的歷史秘密？要知道，在今天，你可能連讀取軟盤的設備都很難找到……
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一起恢復存儲在軟盤中的幾個古早游戲代碼時，他們發現，部分軟盤出現了不同程度的損壞，以致于直接用Greaseweazle這樣的設備是無法讀取的。
△Greaseweazle F7 Plus
怎么辦？大佬決心要搞出一個船新的方案，搶救寶貴歷史代碼。
設備也簡單，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。
恢復出來的游戲代碼竟然還能玩，而且界面顯示清晰：
這波操作，看得網友直呼：數據考古不要太酷。
手敲0和1，100%恢復古早代碼
軟盤通常以模擬信號的方式存儲數據。
這里面存儲的模擬信號，用的是最原始的FM調制（頻率調制）。
也就是說，它所存儲的信號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，單位周期下，在信號為0時，輸出的頻率是比較慢的；而當信號變成1時，頻率就會突然變快。
因此，只需要找到周期規律，就能判斷一個周期里，信號代表的是0還是1。
但也不能僅僅看峰值來判斷信號是否為1。例如，在這個周期里，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，信號的整體趨勢仍然是下降的，波形的頻率本質上并沒有變化。（但信號為1時，波形會呈現一個完整的周期，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：一個周期過去，如果信號值變化很大，則代表0；如果信號值幾乎不變，則代表1。
據Chris Evans介紹，代表0的正弦波信號，是8μs一個周期；而代表1的正弦波信號，則是4μs一個周期。
這種情況下，用Greaseweazle等“現代設備”直接讀取數據，會出現一個問題。
如果軟盤中的數據，由于各種外部原因（時間久遠、使用次數過多）出現了損壞，那么僅憑機器，是無法從這些帶有大量噪音的數據中完成解讀的。
△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數據中的“規律”，從而判斷信號的狀態。
因此，用示波器將軟盤中傳輸的模擬信號展示出來，再由人工進行解讀，會是個更好的方法。
于是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么信號。
其中，輸入信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”的軟盤解讀出的信號來看，難怪Greaseweazle這些設備讀不出來……（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、繪制信號圖像，Evans和Pemberton還用上了Audacity來處理模擬信號。
Audacity是一個免費開源的音頻分析和編輯工具，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也支持CSV文件的導入。
Evans和他的小伙伴還利用這樣的音頻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
恢復出來的數據，效果還不錯。
但上面這些，還只能用于數據比較正常的信號。
對于軟盤本身有輕微損壞的信號，想要恢復就變得更困難了。
軟盤壞了怎么辦？
要是軟盤上有劃痕，這部分的信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信號，顯然中間那部分，信號振幅（圖中信號的強度）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軟盤驅動器后，顯示的信號更加給力了，但強度還是很小：
用肉眼分辨的話，難度還是太高了。
鑒于此，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，應對這類信號振幅丟失的情況，還有另一種方法：手工繪制修復。
由于峰值缺失得實在太厲害，只能通過人為修復，繪制部分峰值信號，來解決強度過低的問題。
但無論如何，這些信號都可以被修復。
據作者介紹，上面這些辦法100%可以恢復軟盤中的數據。
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，軟盤數據就徹底沒辦法恢復了。
所以，家里有“上古寶物”的小伙伴，一定要保護好自己的軟盤！
關于作者
這個項目的作者之一，是最受歡迎的Linux發行版FTP服務器程序vsftpd作者、著名黑客Chris Evans。
他畢業于牛津大學，畢業后進入甲骨文工作，其后又在谷歌工作了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，使命是找出全球范圍內高價值的安全漏洞，并將其徹底消除。
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。
最后的最后，你是否也對80年代的游戲代碼長啥樣產生了好奇？
Evans表示，這些恢復出來的源代碼已經交給游戲原作者，是否開源就要看原作者的意思了，如果你感興趣，不妨蹲個后續~
不過，此前量子位還介紹過另一個從21張軟盤中被“搶救”出來的紅白機游戲，代碼已在GitHub上開源：
https://github.com/DickBlackshack/Days-of-Thunder-NES-Unpublished/
