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【解釋向】超級(jí)馬里奧水下256關(guān)的成因解析

2022-06-04 21:33 作者:SKY2008_233 0人讀過 | 我要投稿

閱前提醒：所有研究的資料來源于百度貼吧的“溢出關(guān)卡吧”！

眾所周知，2015年，敖廠長(zhǎng)上傳過一個(gè)探索過超級(jí)瑪麗水下256關(guān)的視頻。此后便不斷有人去探索這些神秘的關(guān)卡。然而，早在2012年便有人進(jìn)行過了探索，并且一發(fā)不可收拾了好幾年，留下了很多寶貴的結(jié)論。

我自己也曾在2021年研究過這些老帖子，直到前些天，我看到了一個(gè)2019年的老視頻。

視頻里提到的這些改動(dòng)所導(dǎo)致的水下256關(guān)其實(shí)都是比較“邪門”的改法，那么為您呈現(xiàn)的，便是整套的溢出關(guān)卡體系。

（由于很少改版改過這個(gè)區(qū)域，所以這一規(guī)律基本通用）

開始前，我們先說明一些基本概念。

溢出關(guān)卡：（來自百度百科）由馬里奧系列游戲，通過修改內(nèi)存或運(yùn)用bug技而進(jìn)入的數(shù)據(jù)指針錯(cuò)誤的非正常關(guān)卡。

（研究后的補(bǔ)充定義）溢出關(guān)卡是通過直接修改內(nèi)存（包括關(guān)卡號(hào)、空間編號(hào)、數(shù)據(jù)指針內(nèi)存）或運(yùn)用bug技達(dá)到修改如上內(nèi)存目的而進(jìn)入的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的非正常關(guān)卡。

水下256關(guān)：（大概為敖廠長(zhǎng)的原意）SMB（就是超級(jí)瑪麗/超級(jí)馬里奧Super Mario Brothers的簡(jiǎn)稱，下文都將以此代指）本身只有8個(gè)世界（大關(guān)），而通過內(nèi)存溢出進(jìn)入的溢出關(guān)卡大關(guān)能有256個(gè)，而這些關(guān)卡多在水下，所以被稱為“超級(jí)馬里奧水下256關(guān)”。

大關(guān)號(hào)：即世界數(shù)，游玩UI下的A-B中的A所代表的數(shù)字。

小關(guān)號(hào)：游玩UI下A-B中B所代表的數(shù)字。需要注意的是，游戲存儲(chǔ)了兩個(gè)小關(guān)號(hào)，有時(shí)兩個(gè)小關(guān)號(hào)數(shù)值會(huì)不一樣，UI中則只顯示一個(gè)，稍后便會(huì)提到。

十六進(jìn)制：一種計(jì)數(shù)方式，逢十六進(jìn)一，10~15分別用字母A~F表示，能夠和二進(jìn)制較方便地轉(zhuǎn)換。

空間號(hào)：也稱房間號(hào)（Room），每個(gè)關(guān)卡/場(chǎng)景都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)空間，而重復(fù)的關(guān)卡/場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的是一個(gè)空間，每個(gè)空間會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)十六進(jìn)制的空間號(hào)。（十六進(jìn)制與十進(jìn)制的數(shù)下文不作嚴(yán)格區(qū)分，需要的地方才會(huì)注明，但空間號(hào)一定是十六進(jìn)制的）

6502匯編：一種匯編語(yǔ)言，即編程語(yǔ)言，所有紅白機(jī)游戲所采用的語(yǔ)言。

地址：內(nèi)存中一個(gè)或多個(gè)字節(jié)所在內(nèi)存中的位置、序號(hào)。一般用十六進(jìn)制表示，并且在前面會(huì)加上一個(gè)$美元符號(hào)；相對(duì)應(yīng)的，在程序中的數(shù)值用#$作為前綴。6502中，地址后面打上逗號(hào)","相當(dāng)于地址的相加；地址外面打上括號(hào)"($xx)"則代表的是“相對(duì)地址”，實(shí)際地址是這個(gè)地址指向依次的兩個(gè)字節(jié)，如：$00、$01兩個(gè)字節(jié)為45,11，($00)則代表的是$1145。

指針：數(shù)據(jù)/代碼所指向的地址。

6502地址布局：在65536字節(jié)的CPU內(nèi)存中，$0000-$07FF為RAM，$0800-$1FFF為其3次鏡像（讀寫都會(huì)在實(shí)際對(duì)應(yīng)區(qū)域鏡像，但是有例外）；$2000-$2007為PPU圖形寄存器，$2008-$3FFF為其反復(fù)鏡像（同上，但是代碼讀取方面有待考究）；$4000-$4017為APU聲音寄存器，$4018-$5FFF為無效內(nèi)存，與程序執(zhí)行過程有關(guān)；$6000-$7FFF為SRAM（SaveRAM），大部分時(shí)候可做RAM使用，有記憶存儲(chǔ)的功能；$8000-$FFFF為ROM部分。

6502寄存器：主要有4個(gè)：A累加器，X、Y變址寄存器，P狀態(tài)寄存器，本質(zhì)都為8位的一字節(jié)寄存器。一些二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算主要依托于A，而X、Y為前文提到的地址中逗號(hào)后接著的，因而得名；P則主要在程序中受一些比較、加減、讀取操作的影響，并提供結(jié)果，而其中7位都分別代表了一個(gè)標(biāo)志位，包括N,V,B,D,I,Z,C。

一、關(guān)于用大關(guān)號(hào)、小關(guān)號(hào)確定空間號(hào)的過程

大關(guān)號(hào)位于$075F，而此處使用的小關(guān)號(hào)位于$0760。一段代碼如下：

“LD”為load的縮寫，表示讀?。籆LC表示清除C標(biāo)志位；ADC為“帶進(jìn)位位C的加法”；RTS為返回主程序，相當(dāng)于這只是一段子程序，用于調(diào)用。那么這段程序解釋起來如下：

讀取大關(guān)號(hào)的值，作為$9CB4往后的偏移值（稱為y值，即實(shí)際指針為9CB4+(075F的值)），再與$0760相加得到一個(gè)值；把這個(gè)值作為$9CBC往后的偏移值存入累加器A中。

那么這段程序代表了什么呢？我們看一下$9CB4,$9CBC后的一些數(shù)據(jù)：

實(shí)際上，$9CBC起（即25 29 C0 26往后）的是每一關(guān)的空間編號(hào)。不過推導(dǎo)之前，就要說一下我們之前提到的“小關(guān)號(hào)的伏筆”——空間29。眾所周知，在1-2、2-2、4-2、7-2四關(guān)開始前，會(huì)有一個(gè)馬里奧自動(dòng)進(jìn)水管的過場(chǎng)動(dòng)畫。這一過場(chǎng)動(dòng)畫顯示上（用的是$075C）是沒有增加小關(guān)號(hào)的，但這里用到的$0760卻被增加了，也就說真正的1-2這里是1-3，真正的2-2這里是2-3，本身的1-2、2-2都是這一“自行走關(guān)卡”。

結(jié)合我們分析的代碼，在1世界中，1-1~1-4分別對(duì)應(yīng)$9CBC偏移的0、2、3、4（自行走關(guān)卡不計(jì)），對(duì)應(yīng)的空間編號(hào)便是25,C0,26,60；當(dāng)在2-1時(shí)，$075F為01（實(shí)際上顯示的關(guān)卡號(hào)比原本要+1），偏移$9CB4后，$9CB5的值為05，$9CBC偏移的也就為5、7、8、9，對(duì)應(yīng)的空間編號(hào)也就是28,01,27,62了，以此類推。

通過這個(gè)，我們能說明一個(gè)問題：“關(guān)卡復(fù)用”。比如說，1-3與5-3地形完全一致，5-3敵人會(huì)多一些；1-4與6-4，2-2與7-2，2-3與7-3，2-4與5-4同理。而通過上圖，我們能得出，每組關(guān)卡的對(duì)應(yīng)空間號(hào)為26,60,01,27,62，也就是每組用的是同一空間號(hào)，而敵人的不同則是關(guān)卡內(nèi)敵人的一些設(shè)置問題了。

由此，我們也能得出一個(gè)結(jié)論：所有水下256關(guān)都能夠轉(zhuǎn)化為1-x，也就是其所在的“y值”+1。比如（都計(jì)入自行走關(guān)卡，即0760的值）：2-1就是1-6，8-1就是1-33，9-1就是1-38（其實(shí)8-5并非9-1，而是8-6，因?yàn)閃9對(duì)應(yīng)的y值是1-1的空間編號(hào)25，即37，越過了空間編號(hào)所在9CE0的1F，直接鏈接到9CE1的06）.

RTS后，實(shí)際程序還有一段才會(huì)又一個(gè)RTS（子程序套子程序是非常普遍的現(xiàn)象）：

JSR表示“調(diào)用子程序”，我們剛才9C13起的程序是返回到9C06的；“ST”為store的簡(jiǎn)稱，即存儲(chǔ)，AND表示“與”運(yùn)算，ASL為算術(shù)左移，ROL為循環(huán)左移。

是不是這些運(yùn)算太多了？實(shí)際上，這些都是二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算。我們把剛剛得到的結(jié)果化成二進(jìn)制來看：

首先，$9CBC偏移后的值存入$0750（這也是空間號(hào)的存儲(chǔ)地方，但有時(shí)實(shí)質(zhì)是暫存），這里假設(shè)是1-1的25，二進(jìn)制表示為0010 0101；接著AND #$60，即0110 0000。0010 0101和0110 000作與運(yùn)算，與運(yùn)算對(duì)于每一位，只有兩個(gè)都為1結(jié)果的位上才輸出1。所以結(jié)果是0010 0000，即十六進(jìn)制的20；算術(shù)左移就是把每一位的數(shù)據(jù)都向左移動(dòng)一位，最低為填充0，可以理解為十進(jìn)制上的“乘2”，結(jié)果為0100 0000,40；ROL為循環(huán)左移，會(huì)把左移后最高位存入C位，C位移入最低位，三次左移后變成了1000 0000,0000 0000,0000 0001，最終為01，存入074E。

其實(shí)，這一段就是確定074E“場(chǎng)景編號(hào)”的程序，之后還會(huì)再用一次。

二、確定關(guān)卡的指針

這一段代碼便比較長(zhǎng)了。

沒有新的命令語(yǔ)法，直接分析：讀取0750的值，執(zhí)行9C09的子程序（是前面提到的確定074E的程序），存到Y(jié)內(nèi)；讀取0750，做和#$1F的與運(yùn)算，存入074F（相當(dāng)于取其二進(jìn)制的后5位）。以Y為偏移值，讀取9CE0偏移后的數(shù)值，加上074F，作為新的Y值；以此為新偏移值，讀取9CE4，9D06偏移后的數(shù)值，分別存入$E9,$EA；類似的，讀取074E，以此讀取9D28偏移后的值，再加074F，作為新偏移值；讀取9D2C，9D4E偏移后的數(shù)值，分別存入$E7,$E8。

如果不清楚的話，可以以這張圖來說明：

$E9,$EA兩個(gè)字節(jié)是敵人指針，$E7,$E8兩個(gè)字節(jié)是地形指針。

限于本人概括能力不足，引用原貼的話：

結(jié)合這張圖，我們對(duì)這一大段代碼進(jìn)行分析。

首先是重新獲取場(chǎng)景代碼的過程，在后面的代碼中，我們得知，這一場(chǎng)景代碼是在讀取“敵人偏移值”和“地形偏移值”時(shí)作為偏移值使用的。

然后分別是獲取敵人代碼和地形代碼（分別有2個(gè)）的過程?？匆幌律厦娴膱D，我們發(fā)現(xiàn)，敵人代碼和地形代碼合起來一共有4組，每一組都有34個(gè)數(shù)值。為什么是34個(gè)數(shù)值呢？想想樓上發(fā)過的表格，發(fā)現(xiàn)什么了沒有？沒錯(cuò)，正常關(guān)卡的地形一共有34種，對(duì)應(yīng)的敵人也有34種。

接下來，獲取的敵人代碼和地形代碼分別被存到了如下內(nèi)存地址：00E7（地形代碼1）、00E8（地形代碼2）、00E9（敵人代碼1）、00EA（敵人代碼2）。注意到其中的00E8了沒有？沒錯(cuò)，它儲(chǔ)存了一個(gè)地形代碼！所以使用金手指00E8會(huì)改變地形……

存入上述4個(gè)代碼之后，接下來的過程就跟這張圖沒關(guān)系了。

備注：各個(gè)代碼區(qū)的起始地址為：y值9CB4，空間編號(hào)9CBC，敵人偏移值9CE0，敵人代碼1 9CE4，敵人代碼2 9D06，地形偏移值9D28，地形代碼1 9D2C，地形代碼2 9D4E

所以說每一空間對(duì)應(yīng)的關(guān)卡都能確定；換句話說，所有能通過256大關(guān)、256小關(guān)進(jìn)入的關(guān)卡都能確定了。原貼中整理了這樣兩個(gè)表：

值得注意的是，實(shí)際空間編號(hào)有效的只有00-7F。因?yàn)榇a里從頭到尾就沒碰過第7位，也就是最高位，所以說80-FF等效于00-7F。而之后還有一個(gè)值得注意的地方：

9C58-9CA5之間的代碼做了一件事——讀取地形頭部數(shù)據(jù)。地形頭有兩個(gè)字節(jié)，每幾位一組各代表了一些數(shù)據(jù)，包括初始的地板樣式、背景樣式、出場(chǎng)高度、時(shí)間等。而實(shí)際的地形單位數(shù)據(jù)在這兩個(gè)字節(jié)后，所以需要地形指針整體+2。也就不可避免地提到ADC的“C”問題了：進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)，兩個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)相加是可能會(huì)溢出到第9位的，會(huì)存入C中；這也相當(dāng)于是加法的運(yùn)算進(jìn)位了，所以ADC #$00實(shí)際上加的可能不是0，也有可能因?yàn)镃置1的進(jìn)了位而加1，相當(dāng)于最終結(jié)果也是整體在加減。由此保證了地圖讀取的正常性。

所以視頻中反映的問題在哪里呢？0x1CC0與0x1D39這兩處，對(duì)應(yīng)內(nèi)存中的便是$9CB0和$9D29。如果你還記得的話，剛才這段代碼緊接著就是$9CB4，所以9CB0其實(shí)對(duì)應(yīng)的是“ADC #$00”這一句中的數(shù)據(jù)“00”。更改這里，相當(dāng)于就是在地形指針的高位又加了一個(gè)數(shù)，而不僅僅只是2，最終的效果便是改變了地形指針的高位，而低位相比正常沒有改變。本質(zhì)上不是水下256關(guān)，但也屬于溢出關(guān)卡。

第二種情況更改的是地形指針的地上“場(chǎng)景偏移值”，074E的值為1所偏移到的。原本為03，改了之后，074F加上這個(gè)偏移值就能去很多別的不同地形，比如改為10，1-1的25地形則對(duì)應(yīng)到了32，8-2，敵人卻仍然是1-1的；改為FF，1-1則地形對(duì)應(yīng)21，3-1；視頻里改為00，則變?yōu)?2 4-1，與本身074F的取值有關(guān)。數(shù)值改大一點(diǎn)可能還會(huì)出現(xiàn)更有趣的現(xiàn)象，出現(xiàn)更多的地形。本質(zhì)上也不是水下256關(guān)，但是也是溢出關(guān)卡。

最后再提一嘴“水下”256關(guān)的問題。再回到這張圖：

9CBC-9DBB（是最后一行那個(gè)數(shù)9D的地方）即為正常空間號(hào)的所有取值范圍。當(dāng)中別的不看，9D06-9D1C是很大一片水下空間（9D-9F相當(dāng)于1D-1F），對(duì)應(yīng)的空間編號(hào)偏移值為4A~60（十進(jìn)制的1-75~1-97），很容易就會(huì)取到這一片。并且再根據(jù)這張圖：