精明的程序员——节奏大师乐谱破解

这几天迷上了节奏大师，玩了不到50关，就觉得越往后越吃力，自己的大脑手指有些跟不上了。

我想，要不做个机械臂加摄像头的程序，让摄像头捕捉游戏画面，cpu图像处理，控制机械臂去触摸屏幕。简单想，如果做出来倒是蛮酷的，不过现在时间比较紧，做这个需要花大功夫。

仔细琢磨之后觉得从软件实现的角度考虑，有两点可以优化。第一：机械臂可以省去，用操作系统提供的inject touch event的API代替，这样一来可以省去不必要的控制机械臂的时间，二来实时性也会好很多；第二，摄像头可以省去，用操作系统提供的capture screen的API代替，这样拿到的图像较为清晰，对处理和分析都有很好的帮助。

不过这两个外设去掉之后，做出来的程序显然不那么酷炫了，就好像一个简单的游戏外挂在后台运行而已。说到游戏外挂，大都是改内存数值，或修改程序来做到，用到图像处理的还比较少。主要因为通过图像识别游戏状态比较难做，按键精灵有这个功能，不过用它做出来的外挂都是一些比较简单的。

既然图像识别比较难做，我可否也绕开此步骤。分析游戏，我发现节奏大师每首音乐都有规律的谱面，这肯定是分析乐谱文件生成的。如果我也能分析出乐谱文件的格式，而生成一些touch event，岂不是更加简单，连capture screen和图像分析都不用考虑了。

于是乎，下载android版本的节奏大师apk文件，解压，搜索*.mp3，找到xinshoujiaoxue.mp3，再搜索xinshoujiaoxue*，除了mp3文件外又找到一个xinshoujiaoxue_4k_ez.imd文件。我猜这个文件就是我想要的乐谱了，4k=4 key，ez=easy？

打开文件一览全貌，乱码，看来不是text格式，看来有的分析了，再用16进制格式打开，得到下图：

乍一看还蛮有规律，很多0，再一看发现5E 40也常常出现：

在分析之前，我决定先玩一下新手教学，看看里面的动作都有些什么，这样分析起来也好有个参照。玩过之后发现很简单，我简单记下了这些动作：

我不知道节奏大师开发者把4key计数从0开始还是1开始，作为程序员，我先按0开始编号。新手教学很简单，8个点击，8个移动，两个直线，一个折线。好了，下面开始分析啦。先把那些16进制数重新排一下行，使得看起来比较舒服，按什么规律换行？5E 40。前面很多行都有5E 40，不妨把它直接删掉看剩下数字的规律：

横着不是很容易看，按列看就会有所发现，第一列基本逐一递减，第二列基本间隔4增加，第三列比较有规律，即数字周期性增长，第四列基本间隔2增加。好像是个等差数列啊，转成10进制，用excel画图看看：

在这张图里，我试玩时的那些动作完全体现不出来，只能看到程周期性递减，猜想可能是和时间相关的东西，类似时间轴吧。

继续看后面的数据，后面的数据不是以5E 40开头，所以刚刚没有替换成换行，看似也没什么规律：

只有手动换行了，通过一些规律找到周期数，即可知道每行列数，然后试着重新断行，得到如下结果：

看着还是比较有规律的。开始仔细研究，就是一直盯着它看，脑子里想想着刚刚玩过的新手试玩的规律，瞬间可以对上了！

激动！差不多对照上之后就开始分析每个byte或bit的语义了。有了对照，语义不难找出，最终我得出了如下结论：

红色区域表示执行的动作，0=touch，1=move，2=hold；白色区域的数值有点奇怪，不过我猜应该是表示时间戳的，搜了几个发现在之前5E 40开头的那堆数字里果然可以找到；蓝色区域表示从哪个key开始，即游戏中的哪一列开始touch、move或hold；如果动作是hold，那么最后的4 bytes，即黄色区域猜想应该是表示hold的时间吧，可以看到表示次折线动作的最后4行可以解读为：“当时间为10 A4时，从列2向右move一列，当时间同样为10 A4时，hold列3，hold时间为D0 07，当时间为E0 AB时，从列3向左move一列，当时间同样为E0 AB时，hold列2，hold时间为D0 07”，这样算一下E0 AB == 10 A4 + D0 07，是一条连续的折线，这验证了黄白区域表示时间的结论；如果动作是move，那么最后的4 bytes，即紫色区域应该表示move方向，对照游戏FF FF FF FF表示向左，01 00 00 00表示向右。等一下。全FF的补码应该是-1，那01 00 00 00应该表示+1？哦，或许是大小端的缘故，应该反着看就是+1的int格式了。怪不得文件开头那堆5E 40开头的行画出来的图是周期递减的，大小端转换一下，应该就变成了递增了吧。不急，我再当转换一下画一次。还没有画图，转成10进制的数字就吓了我一跳：

这就不用画图了，太规律了。时间间隔为500，最大值28000，应该单位是毫秒，即28秒。由此判断5E 40开头的为时间戳不错。

以上写的这些，像个流水账，不过的确是我按着自己的思维过程一步步记下来的。我也不知道分析这个有什么用，就是单纯地觉得很有意思。

还有4个数，即最后4行的行首的6 2 2 A还不知道是什么意思。如果大家有兴趣可以帮忙分析一下，我们可以一起讨论。