レトロゲームの内部：NESのパンチアウト

パート1.パスワード

NESゲームのマイクタイソンのパンチアウトでは、パスワードシステムを使用して、プレイヤーが特定のポイントからゲームを続行できるようにします。 各パスワードは10桁で構成され、その範囲は0〜9です。ゲームは2種類のパスワードを受け入れることができます。これを「通常」パスワードと「特殊」パスワードと呼びます。 特別なパスワードは、10桁の特定の組み合わせであり、その入力はゲームが独自の方法で反応します。 特別なパスワードの完全なリストは次のようになります。

• 075 541 6113-ビジー信号1
• 800422 2602-ビジー信号2
• 206882 2040-ビジー信号3
• 135 792 4680-非表示のトーナメントでのゲーム：「Another World Circuit」（パスワードを受け入れるには、選択ボタンを押しながらA + Bを押す必要があります）
• 106 113 0120-タイトルの表示（パスワードを受け入れるには、選択ボタンを押しながらA + Bを押す必要があります）
• 007 373 5963-プレイヤーをマイクタイソンとの戦いに移す

ゲームで受け入れられる2番目のタイプのパスワードは、通常のパスワードです。 通常のパスワードでは、プレイヤーがゲームで行った進捗状況がエンコードされます。 次のゲームデータは、通常のパスワードでエンコードされます。

• キャリア獲得数
• キャリア損失数
• ノックアウトが勝つ
• 次の相手

パスワードエンコーディング

例として、パスワードの生成を調べるために、24勝1敗19ノックアウトのゲームを使用し、スーパーマッチョマンとの戦いで世界トーナメントを開始します。



ゲームの状態をパスワードにエンコードするプロセスは、勝ち負けの数をバッファに収集することから始まります。 ゲームは、各数値を、1桁あたり8ビットと各値の2桁で構成されるバイナリ10進コードの形式で提示します。 つまり、24勝の場合、値2の1バイトと値4の2バイトが必要です。損失とノックアウトのバイトのペアでも同じことが起こります。つまり、合計6バイトのデータが取得されます。 次の図では、これらの6バイトは10進数と2進数の両方の値で示されています。









次のステップは、これらの6バイトのチェックサムを生成することです。 チェックサムバイトは、6つの個別のバイトを加算し、255から結果を減算することによって計算されます。この例では、2 + 4 + 0 + 1 + 1 + 9 = 17、つまり255-17 = 238です。



次に、6バイトの数ビットを新しいバッファーに書き込みます。 このバッファは、1つの28ビット中間値として解釈できます。これは、ステップバイステップで埋めていきます。 最初のバッファのビットは2つのグループに分割され、2番目のバッファの異なるハードコードされた位置に移動されます。 これは、プレイヤーのパスワードを生成するプロセスを複雑にするために、データを単純に難読化することを唯一のタスクとするいくつかのステップの最初です。









元のバッファのすべてのビットが新しい中間バッファに転送されるわけではないことに注意してください。 これらのビットは常に0であることがわかっているため、無視されます。ゲームのルールのおかげで、わずか2ビットの情報でパスワードの損失数を送信するだけで十分です。 合計損失額が3に達すると、ゲームオーバーが発生し、プレーヤーはパスワードを受け取りません。 したがって、0、1、2の数字を記述することで損失の数を記述するだけで十分です。このためには、2ビットだけで十分です。



次に、他のビットのペアを中間バッファーに書き込みます。 最初の4つのペアは、以前に計算されたチェックサム値から取得されます。 別のペアは、敵の値から取得されます。 敵の値は、プレイヤーがパスワードを入力した後に戦う敵を示す数字です。 次の3つの敵の値を使用できます。



0-ドンフラメンコ（メジャートーナメントの最初の戦い）



1-ピストンホンダ（世界大会の最初の戦い）



2-スーパーマッチョマン（世界大会の最後の戦い）



スーパーマッチョマンに直面するパスワードを生成したいので、敵の値として2を使用し、チェックサムビットと敵の値は次のように中間ビットに書き込まれます。









次のステップは、左側の中間ビットのいくつかの巡回置換を実行することです。 左への1回の巡回置換は、すべてのビットが左へ1ポジションシフトされ、左端のビットが移動して右端のビットになることを意味します。 左側の順列の数を計算するには、相手の値と損失の数の合計を取り、1を足して、この結果を3で割った残りを取ります。 この場合、2 + 1 + 1 = 4になります。4/ 3の剰余は1なので、中間ビットを1回左に循環的にシフトします。









この時点で、中間ビットは既に完全に混合されており、パスワードを構成する数字を取得するためにそれらを分割し始めます。 パスワードは10桁で構成する必要があります。したがって、28個の中間ビットを10個の個別の数字に分割し、パスワード値をP0、P1、P2などと呼びます。 最初の9個のパスワード値はそれぞれ3ビットのデータを受け取り、最後は中間ビットの1つだけを受け取ります。 完成したパスワード値を完成させるために、前のステップで実行された順列の数を示すビットも含めます。









最後に、各パスワード値に、コード内のハードコーディングされた一意のオフセットを追加します。 完成したパスワードの数字は、10で割った残りのこの量です。たとえば、7番目の位置ではオフセット1を使用します。つまり、5 + 1 = 6を取得し、最後の数字は6/10の残り、つまり6です。オフセット7、つまり5 + 7 = 12を取得し、最終的な数値は剰余12/10、つまり2に等しくなります。









そこで、ゲームで確認できる既製のパスワード数字を入手しました。

パスワードのデコード

パスワードを解読して勝ち/負け/ノックアウトの数と対戦相手の価値に戻すプロセスは、上記のすべてのステップの逆の順序での単純な実装です。 私はそれを読者の仕事として残します。 ただし、ゲームには、プレーヤーが入力したパスワードをデコードおよびチェックするときに発生する2つの顕著なエラーがあります。



最初のエラーは、パスワードをデコードする最初のステップで発生します。つまり、オフセットを差し引いてパスワード値に戻すときに発生します。 初期パスワード値にはそれぞれ3ビットのデータが含まれていました。つまり、オフセットを適用する前の値は0〜7の範囲にある必要があります。 ただし、プレーヤーはパスワードを入力できます。オフセットを差し引くと、パスワード値は8または9になります（残りを10で割る）。 このようなパスワードを即座に拒否する代わりに、ゲームは誤ってこのケースを検証せず、パスワードが一意でなくなるように中間ビットのセットを汚染する可能性がある追加のデータビットをパスワード値に追加できます。 特定の中間ビットは、パスワードの対応する数字、または隣接するパスワード値の追加ビットのいずれかで設定できるため、同じ中間ビットのセットに変換できる多くのパスワードがあります。 そのため、ゲーム内で同じ結果が得られるさまざまなパスワードを見つけることができますが、それらは一意でなければなりません。



2番目のエラーは、パスワードのデコード後にデータを検証するためにゲームが使用するロジックのバグです。 ゲームは次の条件を適用しようとしています：

• パスワードに保存されたチェックサムは、パスワードに保存された勝ち/負け/ノックアウトの数を考慮して取得する必要があるチェックサムに対応します
• 損失値は0、1、または2です
• 敵の値は0、1、または2です
• パスワードに格納されている巡回置換の数は、損失の値とパスワードに格納されている相手の値を考慮した正しい数です
• パスワードに保存されているすべての勝ち/負け/ノックアウト番号は、0〜9の範囲です。
• wins> = 3
• wins> =ノックアウト

これらの条件のいずれかが満たされない場合、ゲームはパスワードを拒否する必要があります。 ただし、最終チェックの実装にはバグがあります（つまり、BCDでエンコードされた数字をチェックする場合）。勝利> =ノックアウトをチェックする代わりに、ゲームでは、勝利の上限数が0、勝利の下限数= = 3、ノックアウトの上限数が下限数よりも小さい場合が許可されます勝利。 たとえば、3勝、0敗、23ノックアウトの記録はゲームで受け入れられます（パスワード099 837 5823を証明します）が、拒否されるべきです（3試合で勝った場合、ノックアウトで23試合に勝つことは不可能です）。

おわりに

このようなコーディングスキームの特定の詳細はパンチアウトに固有のものですが、ゲームの状態の重要な部分を取得し、復元の可能性を持たせて初期状態を難読化する変換を行い、それを使用してパスワードとしてプレイヤーに示すために一定数のキャラクターを生成するという一般的な考え方はかなり普遍的なアプローチです。 ランダムなゲーム状態で別のパスワードを作成するのではなく、誤ってパスワードを変更した場合（たとえば、プレーヤーが間違えた場合）にほとんどの場合拒否されるように、チェックサムを使用できます。

パート2.パンチアウトの概要

マイク・タイソンのパンチアウトのすべてのファイター!!! 1つ以上の解釈されたバイトコードスクリプトによって制御されます。 プレイヤーのキャラクターLittle Macは、プレイヤーが使用できる各アクション（回避、ブロック、パンチなど）のロジックを含む簡単なスクリプトを実行します。対戦相手のキャラクターは、キャラクターの行動を一緒に作成する3レベルの独立したスクリプトによって制御されます。

一致スクリプト

最高レベルの敵スクリプトは、3戦すべてで実行され、対戦相手の行動における最も野心的な変化を制御します。 このスクリプトを「一致スクリプト」と呼びます。 彼の主な仕事は、戦闘中のさまざまなイベントに応じて敵が実行する動作を選択することです。 たとえば、特定の動作は、相手がノックダウン後に上昇した後、またはプレーヤーが心を使い果たして疲れたときにすぐに開始されます。 これらの動作はテーブルに書き込まれ、対応するイベントに応じてゲームエンジンによって呼び出されます。 マッチスクリプトは、戦闘の複雑さに関連する構成オプションの初期値も設定します（たとえば、ストライキを逃した後、相手が脆弱なままでいる時間）。最後に、マッチスクリプトは、戦闘中に特定の一時マーカーを待機して、以前に設定した値を変更します。

行動スクリプト

下位レベルの敵の台本は「行動台本」です。 このレベルは、対戦相手が現在の動作のフレームワーク内で実行しなければならない特定のストロークと攻撃のシーケンスを担当します（マッチスクリプトで指定）。動作スクリプトは、「右ジャブを適用、28フレーム停止、左または右アッパーカットをランダムに適用、すべてを繰り返す」などのコマンドを実行します5回です。」 スクリプトには、ゲームエンジンからメモリ内の任意のアドレスを読み書きするコマンドもあるため、動作は非常に動的になります。

アニメーションスクリプト

最低レベルの敵対スクリプトは「アニメーションスクリプト」です。 このようなスクリプトは、ビヘイビアの一部として個々のヒット、ブロック、または特殊攻撃の詳細を実行します（ビヘイビアスクリプトで指定されます）。このレベルでは、「スプライト23を敵のアニメーションの現在のフレームに割り当て、2番目のフレームごとに1ピクセルずつ右下に移動します」などのコマンド次の10フレームでは、アニメーションフレームをスプライト24に変更し、効果音7 "を再生します。 アニメーションコマンドに加えて、アニメーションスクリプトは、敵の動きに密接に関連するゲームプレイ状態のさまざまな変更のシーケンスも実行します。 たとえば、特別な攻撃の長いアニメーションでは、アニメーションスクリプトを使用して、非常に短い時間で1回のヒットで敵をノックダウンに対して脆弱にするコマンドを挿入できます。 動作スクリプトと同様に、アニメーションスクリプトは、より動的な効果を実現するために、ゲームエンジンで任意のメモリアドレスを読み書きできます。

Script Little Mac

Little Macプレーヤーのキャラクターが実行するスクリプトは、対戦相手のアニメーションスクリプトに最も似ています。 反射したアニメーションの現在のフレームを変更し、画面上でプレーヤーを移動します。 アニメーションスクリプトと同様に、Little Macスクリプトは特定のゲームプレイイベントのシーケンスを実行します。たとえば、Macが敵を攻撃する特定の時点、またはブロックまたは回避を実行するタイミングです。 Little Macスクリプトは、行動スクリプトが敵のアニメーションスクリプトを制御する方法と同様に、プレーヤーの入力を制御します。



これら4つのスクリプトはそれぞれ、独自のインタープリターによって処理されます。 基本制御制御やメモリへの直接アクセスなど、それらの多くは同じ機能を備えていますが、各システムは独自のバージョンを実装しており、他のシステムと共通コード（またはオペコードスペース）を共有しません。 これにより、各タイプのスクリプトを非常に具体的にすることができ、ターゲットコマンドの小さなセットを効果的に使用できます。 スクリプトデータは、ゲームカートリッジの非グラフィックデータの約22％を占めるため（ゲームエンジン自体のマシンコードは17％しか使用しません）、スクリプトの外観をコンパクトにすることが非常に重要でした。

パート3.パンチアウトマッチスクリプト

試合のスクリプトは、最高レベルで相手の行動を制御します。 彼が何度も繰り返し行う主な操作は、ラウンドの特定の時間を待機し、その瞬間に相手の構成データを変更することです。 ビデオでは、Bald Bullとの最初の戦いの最初のラウンドと、全体的な動作を制御するマッチスクリプトを示しています。





matchスクリプトで実行できる3つの基本的な操作があります。 1つ目は、ラウンドタイマーが特定の値に達するまで待機することです。 2番目は、攻撃者の現在の動作が変更されたかどうかを尋ねることです。 動作はメモリ内のバトル設定テーブルに記録され、マッチスクリプトとゲームエンジン自体によって異なるタイミングで呼び出されます。 テーブルには、一致スクリプトで使用される2つの動作セグメントがあります。 私はそれらを「基本」動作と「特別」動作と呼びます。 特別な動作は、たとえば、ボールドブルの相手のブルチャージヒットまたはピストンホンダの相手のホンダラッシュであり、主な動作は、相手が残りの時間に配信する通常のヒットです。 これらのタイプの動作を実装するために使用される特定の動作スクリプトは、戦闘中にマッチスクリプトによって直接変更できるため、戦闘機は1つの主な動作から開始し、後で別の動作に切り替えることができます（ビデオに示されているように、ボールドブルはタイマーが0に達するとこれを行います） ：20.）



マッチスクリプトによって実行される動作を変更する機能の1つは、ゲームエンジンによって要求された動作の変更に置き換えることができることです。 ゲームエンジンは4つの行動セグメントを使用して、Macが心を失い疲れたとき、および対戦相手がノックダウン後に上昇したときに、新しい行動を要求します。 マッチスクリプトが動作を変更するリクエストを満たしたが、リクエストが処理される前にゲームエンジンのこれら4つのイベントのいずれかが発生した場合（対戦相手が待機状態になるまでリクエストを処理できない場合）、ゲームエンジンは目的の動作を設定し、マッチスクリプトのリクエストは拒否されます。 ボールドブルなどの一部の戦闘機は、短期間に何度か特別な行動を要求します。 これは、これらの要求のいずれかが誤ってドロップされる可能性を減らすためにのみ必要なようです。



matchスクリプトの3番目の主要な操作は、メモリパッチングです。 ほとんどのメモリパッチは、動作スクリプトが記録されているバトル設定テーブルに影響します。 一連の動作に加えて、表には戦闘の複雑さに関連するデータが含まれています。 たとえば、ビデオのタイマーが0:30に達すると、Bald Bullはセキュリティ設定を変更します。 これは、プレイヤーが体を押してから一撃することで彼を欺くことができなくなるという事実につながります。 さらに、マッチスクリプトには任意のメモリアドレスにパッチを適用する機能がありますが、この関数は一度だけ使用されます-マイクタイソンとの第2ラウンドの開始時に、プレーヤーがヒットしたときに初めて星を受け取る（スタンバイモード）

パート4.パンチアウト動作スクリプト

次に、動作の実装に直接関係する動作スクリプトを見ていきます。



このビデオは、Piston Honda 1のライバル行動スクリプトが英語チームでどのように見えるかについての解釈を示しています。

アニメーションコマンド

動作スクリプトは、マッチスクリプトがアニメーションを起動するのと同じように、アニメーションを順次起動する役割を果たします。 anim



コマンドは特定のアニメーションを再生し、 anim_rnd



コマンドは8つのオプションのリストからランダムに選択されたアニメーションを実行します。 上記のビデオでは、オプションのリストからランダムに選択したときに、選択したオプションが一時的に赤で強調表示されます。 ピストンホンダが最初の2つのジャブを適用すると、それぞれにanim



使用されます。 その後、 anim_rnd



を使用して、6つのフックアニメーションと2つの空のアニメーションを含むセットからランダムに選択します。 この結果、彼は75％の時間でフックを作成し、25％の時間で何もしません。



動作スクリプトの観点からは、アニメーションは同期モードで再生されます。これは、アニメーションシステムがアイドルモードでない場合、スクリプトインタープリターが一時停止するためです。

実行制御コマンド

動作スクリプト自体の実行を変更するコマンドがいくつかあります。 pause



コマンドは、特定のフレーム数、または2つのオプションのリストからランダムに選択されたフレーム数の間、スクリプトの実行をpause



できます。



特定の条件下で、オプションで動作スクリプトの異なる部分に移動するさまざまな分岐コマンドがあります。 branch_rnd



は、実行されるたびに分岐が発生する確率があります。 確率的分岐の特殊なケースはbranch_always



コマンドで、分岐の確率は100％です。



単純なループメカニズムが動作スクリプトインタープリターに組み込まれています。 set_loop_count



コマンドは、ループカウンターの現在の値を設定します。 branch_while_loop



コマンドがbranch_while_loop



に、ループカウンターの値が1つ減り、カウンター値がゼロより大きい場合にのみ分岐がbranch_while_loop



ます。



最後の種類の分岐では、メモリの内容をチェックして、分岐に関する決定を行います。 ピストンホンダはこのbranch_mem_test



コマンドを使用して、特定の動作での最後のヒットが成功したかどうかを確認します。 ヒットがターゲットにヒットした場合、次のヒットに分岐します。 ヒットが成功しなかった場合、 branch_while_loop



コマンドを使用して、5つの失敗したヒットが蓄積された場合にのみビートを続行します。

動作コマンド

動作スクリプトが動作システム自体を制御できる2つのコマンドがあります。 begin_behavior_main



コマンドbegin_behavior_main



、現在実行中の動作を終了し、メイン動作を開始するために使用されます。 これは、動作スクリプトでの分岐とは異なります。現在の「メイン」動作と見なされるスクリプトの部分は、一致スクリプトによる一致中に変更できるためです（一致スクリプトに関する記事の前の部分を参照）。



別の動作関連のコマンドはenable_behavior_change



です。 新しい動作を開始すると、動作を変更するための以降のすべてのリクエストがブロックされると、ロック状態で開始されます。 enable_behavior_change



コマンドを使用してenable_behavior_change



スクリプトは他の動作を許可する準備ができたことをenable_behavior_change



ます。 たとえば、Piston Hondaの特別な動作では、 enable_behavior_change



コマンドenable_behavior_change



実行されないため、その時点でMacが疲れている場合、特別な動作は引き続き実行されます。 ただし、ノックダウンイベントはこのシステムをバイパスするため、ピストンホンダの特殊な動作中にメインキャラクターがノックダウンされた場合、動作はどのような場合でも変更されます。