15장 롬과 파일 시스템

카드 롬은 파일이 든 디스크 쉽게

슈퍼 패미콤의 CPU는 카트리지 롬을 주소로 바로 읽습니다. $80:8000이라고 하면 배선이 그 주소를 롬 칩의 한 바이트로 이어 줍니다(4장 주소와 뱅크). 그래서 슈퍼 패미콤 롬 해킹은 "이 바이트가 CPU 주소로 어디인가"를 계산하는 데서 시작합니다.

닌텐도 DS의 CPU는 카드를 주소로 읽지 못합니다. 카드에 "몇 번째 바이트부터 보내 달라"는 명령을 보내고, 받은 바이트를 메인 RAM(4MB)에 옮겨 놓은 뒤에 씁니다. 전원을 켜면 본체가 카드 헤더와 두 CPU의 프로그램만 RAM에 올려 줍니다. 나머지는 게임이 필요할 때 직접 꺼내 와야 해서, 대부분의 게임은 카드 안에 PC의 디스크처럼 폴더와 파일을 두고 이름으로 찾습니다.

그래서 DS 한글패치는 "어느 파일에 대사가 있나"에서 시작합니다. 파일을 꺼내 고치고 다시 넣으면, 게임은 바뀐 파일을 이름으로 찾아 읽습니다. 이 장은 롬 안에서 파일 이름이 바이트 위치로 바뀌는 과정을 고스트 트릭 일본판 롬으로 따라갑니다.

카드 헤더: 롬의 첫 0x200바이트 쉽게

롬 파일의 맨 앞 0x200바이트는 카드 헤더입니다. 게임 이름과 코드, 카드 용량, 두 CPU의 프로그램이 롬의 어디에 있고 RAM의 어디에 올라가는지, 파일 표 두 개의 위치가 들어 있습니다. 위치와 크기는 모두 4바이트 리틀 엔디안(2장)입니다. 고스트 트릭 일본판에서 이 장에 필요한 칸만 골랐습니다.

헤더가 가리키는 대로 롬 앞쪽을 그리면 아래와 같습니다. 128MB 가운데 프로그램과 표는 앞 0xBF800바이트(약 766KB)뿐이고, 나머지는 데이터 파일과 빈 채움입니다.

ARM9는 게임을 돌리는 CPU, ARM7은 소리와 터치, 무선을 맡는 CPU입니다. 두 프로그램과 배너는 이름이 없고 헤더가 직접 가리킵니다. FNT·FAT·오버레이 표도 헤더가 직접 가리키는 표입니다. 그 밖의 것은 모두 FNT와 FAT가 관리하는 파일입니다.

이름으로 파일 찾기: FNT와 FAT 쉽게

책에 비유하면 FNT(File Name Table, 파일 이름 표)는 목차이고 FAT(File Allocation Table, 파일 위치 표)는 쪽수 표입니다. FNT에서 이름을 찾으면 파일 번호가 나오고, FAT에서 그 번호 칸을 읽으면 롬의 시작과 끝 위치가 나옵니다.

FNT는 두 부분입니다. 앞쪽 주 표는 폴더마다 8바이트로 "이 폴더의 이름 목록이 어디 있고, 첫 파일이 몇 번인가"를 적습니다. 폴더 번호는 맨 위 폴더가 F000이고 다음 폴더부터 F001, F002… 입니다. 뒤쪽 이름 목록은 폴더마다 하나씩 있고, 이름 앞에 길이 1바이트를 붙여 차례로 적습니다. 파일 번호는 따로 적지 않습니다. 그 폴더의 첫 파일 번호부터 이름이 나오는 순서대로 하나씩 늘어납니다.

아래에서 다른 파일도 골라 보세요. 기본값은 이 게임 제1장 첫 컷신의 대사 파일입니다. 이 위젯은 고스트 트릭 일본판의 이름과 위치를 형식대로 다시 바이트로 만들어 따라가는데, 그렇게 만든 FNT·FAT는 실제 롬의 표와 바이트 하나까지 같습니다.

오버레이: 번갈아 올리는 코드 쉽게

메인 RAM 4MB는 그림·소리·대사 데이터와 나눠 써야 해서, 장면마다 쓰지 않는 코드까지 올려 두면 자리가 아깝습니다. 그래서 늘 필요한 코드는 ARM9 프로그램에 두고, 장면에 따라 필요한 코드는 오버레이로 나눠 같은 RAM 자리에 번갈아 올립니다. 고스트 트릭의 ARM9 오버레이 7개는 모두 RAM 0x020F1E60에 올라갑니다. 하나를 올리면 그 자리에 있던 다른 오버레이는 덮어써집니다.

헤더 0x050이 가리키는 오버레이 표는 오버레이마다 32바이트입니다. 오버레이 번호, 올릴 RAM 주소와 크기, bss(0으로 비워 둘 영역) 크기, 정적 초기화 함수 표의 범위, 그리고 FAT 파일 번호가 들어 있습니다. 오버레이 0은 RAM 크기가 0x2460(9,312)바이트인데 FAT 0번 파일은 5,944바이트입니다. 압축되어 들어 있기 때문입니다. 오버레이 0 칸의 마지막 4바이트 0x01001738에서 아래 3바이트 0x1738(5,944)이 압축된 크기, 위 1바이트의 비트 0이 압축 표시입니다(GBATEK은 이 칸을 예약 칸으로 적고, 이 읽는 법은 ndspy를 따랐습니다). 일곱 개 모두 이 표시가 켜져 있습니다.

오버레이는 코드라서 대사나 그림만 바꾸는 한글패치는 보통 건드리지 않습니다. 고스트 트릭 v1.1과 v1.2도 오버레이를 그대로 뒀습니다. 코드를 고치는 이야기는 나중에 붙일 장에서 다룹니다.

파일이 커지면: 다시 묶기 쉽게

번역한 대사 파일은 대개 원래보다 커집니다. 슈퍼 패미콤에서는 늘어난 데이터를 둘 빈 곳을 찾거나 롬을 늘리고, 옮긴 자리를 가리키도록 포인터와 코드를 고쳐야 했습니다(11장 롬 확장). DS는 게임이 파일을 언제나 FAT로 찾으므로, 파일을 어디에 두든 FAT 칸만 고치면 됩니다.

kr-patch-toolkit은 파일을 이렇게 다시 넣습니다.

1. 바뀐 파일이 원래 자리(다음 데이터가 시작하기 전까지)에 들어가면 그 자리에 넣습니다. 남는 바이트는 자리 바로 뒤 바이트가 0xFF면 0xFF로, 아니면 0x00으로 채웁니다.
2. 들어가지 않으면 마지막 파일 끝(사용 크기와 둘 중 뒤쪽) 다음으로 옮깁니다. 시작 위치는 0x200의 배수로 맞추고, 롬에 0xFF 채움이 있으면 그 자리를 씁니다. 다른 파일과 바이트를 나눠 쓰는 파일도 이렇게 옮깁니다.
3. FAT의 그 파일 칸을 새 시작·끝으로 고칩니다.
4. 파일 끝이 전보다 뒤로 늘어나면 헤더 0x080의 사용 크기를, 롬이 카드 용량보다 커지면 0x014의 용량 바이트를 고칩니다.
5. 헤더가 바뀌었으니 0x15E의 헤더 CRC를 다시 계산합니다.

다른 파일은 한 바이트도 움직이지 않습니다. 그래서 고친 롬과 원래 롬의 차이가 작고, 그 차이를 적는 패치도 작아집니다. 128MB 롬은 IPS가 고칠 수 있는 16MB(0장)를 넘어서, 고스트 트릭 한글패치는 xdelta 형식을 씁니다(노트).

실제 패치에서 실제 패치에서

고스트 트릭 v1.1: 다시 묶으면서 바뀐 파일 번호

v1.1은 롬을 폴더로 풀어 고친 뒤 다른 도구로 처음부터 다시 묶었습니다(노트의 「파일 이름으로 찾고 다시 묶기」). 그 도구는 폴더 안 이름을 일본판과 다른 순서로 놓았습니다. 일본판은 폴더마다 이름을 바이트 값 순서로 적었고, v1.1은 이름을 대문자로 바꿔 비교한 순서로 적었습니다. 둘이 갈리는 것은 _(0x5F)가 든 이름입니다. 소문자 s(0x73)는 _보다 뒤지만 대문자 S(0x53)는 앞입니다.

st04 폴더도 같은 까닭으로 _st04_game001_Expand.xml.lz가 맨 앞(114번)에서 맨 뒤(126번)로 가고, 그 뒤에 있던 12개가 한 칸씩 앞당겨졌습니다. 나머지 12개 폴더는 두 순서가 같아 번호도 같습니다. 게임은 이름으로 찾으므로 번호가 바뀌어도 문제없이 돌지만, 번호로 파일을 가리키는 도구나 메모는 v1.1에서 엉뚱한 파일을 고르게 됩니다.

v1.1 도구는 파일 사이에 빈틈 없이 바로 이어 붙였고, 롬 파일도 마지막 파일 끝인 119,459,746바이트에서 끝납니다. 그런데 헤더 0x080의 사용 크기는 119,064,012로 실제 끝보다 작게 적혀 있습니다. 사용 크기만큼 잘라 내는 도구로 이 롬을 다루면 그 뒤의 파일 31개가 잘리거나 사라집니다(노트).

고스트 트릭 v1.2: 바뀐 파일만 다시 넣기

v1.2는 v1.1 롬 위에 툴킷으로 다시 묶었습니다. 바뀐 파일은 148개(스크립트 145개, 시스템 파일 2개, 그래픽 묶음 1개)이고, 롬 끝으로 옮겨 간 것은 st06/st06_demo100_Expand.xml.lz 하나뿐입니다. 나머지 147개는 바뀐 크기가 원래 자리에 들어갔습니다(스크립트는 LZ11로 다시 압축한 크기). 파일 끝이 전보다 뒤로 늘어나 사용 크기가 새 끝인 119,462,534로 바뀌었습니다. 파일 번호는 v1.1과 같습니다.

직접 해 보기 직접 해 보기

헤더와 파일 목록은 krpatch nds info와 krpatch nds ls로 봅니다.

$ krpatch nds info "Ghost Trick (J).nds"
title GHOSTTRICK-J  code BGTJ  size 0x8000000  used 0x71191e0
arm9  0x00004000 0x80628
arm7  0x00096800 0x2642c
fnt   0x000bce00 0x1654
fat   0x000be600 0x720
ovt9  0x00084800 0xe0
ovt7  0x00000000 0x0
files 228  named 221  overlays 7+0
$ krpatch nds ls "Ghost Trick (J).nds" | sed -n '38,39p'
   37 0x05f55a00       2008  st01/st01_demo100_Expand.xml.lz
   38 0x05f56200        936  st01/st01_demo101_Expand.xml.lz

폴더로 풀어 고친 뒤 다시 묶을 수 있습니다. pack은 원래 롬과 다른 파일만 위의 규칙대로 다시 넣습니다.

krpatch nds unpack game.nds work/
# work/data/st01/st01_demo101_Expand.xml.lz 를 고친다
krpatch nds pack game.nds work/ patched.nds

Python에서는 이름으로 번호와 바이트를 얻습니다.

>>> from kr_patch.nds.rom import Rom
>>> rom = Rom(open('game.nds', 'rb').read())
>>> fid = rom.find('st01/st01_demo101_Expand.xml.lz')
>>> fid, [hex(x) for x in rom.entries[fid]]
(38, ['0x5f56200', '0x5f565a8'])