Videospiele repräsentieren nicht nur einen kommerziell wachsenden Markt, sondern stellen auch ein interessantes Forschungsfeld dar. Insbesondere kollaborative Mehrspieler-Spiele werden immer beliebter, sowohl bei Spielern und Entwicklern als auch in der Forschung. Diese Art von Spielen ermöglicht es den Spielern, Herausforderungen zusammen mit ihren Freunden zu bewältigen anstatt sich mit diesen im Duell zu messen. Kollaboration in Spielen kann dabei nicht nur das Interesse der Spieler und die Absatzszahlen der Entwickler erhöhen. Wissenschaftliche Studien haben außerdem gezeigt, dass diese Zusammenarbeit positive Auswirkungen auf die sozialen Fähigkeiten der Spieler haben kann.

Die wachsende Beliebtheit von kollaborativen Spielen hat aber auch eine Kehrseite. Während immer mehr Entwickler diese Art von Spielen erstellen, mehren sich gleichzeitig die Fälle, in denen sich Spieler über nur halbherzig umgesetzte Kollaborationselemente beschweren. Zumindest partiell kann dies damit erklärt werden, dass die Entwicklung dieser Art von Spielen besondere Herausforderungen beinhaltet. Beispielsweise sollten die Spieler nicht nur sinnvoll miteinander interagieren können, sie sollten auch vergleichbare Beiträge zur Lösung des Spiels liefern. Auch das Testen des Spieles wird alleine dadurch schwieriger, dass eine größere Anzahl von Spielern benötigt wird. Selbst wenn genug Testspieler zur Verfügung stehen, steigt jedoch die Komplexität des Zustandsraumes durch jeden weiteren Spieler. Daher ist es menschlichen Testspielern oft nicht möglich alle denkbaren Varianten des Spiels zu durchlaufen. All diese Aspekte erschweren die Entwicklung von kollaborativen Spielen, insbesondere für kleine und unerfahrene Entwicklerstudios.

Obwohl diese Herausforderungen bekannt sind, gibt es aktuell nur teilweise Lösungsansätze. Beispielsweise gibt es Empfehlungen für die Entwicklung von kollaborativen Spielen - jedoch beinhalten diese meist nur grundsätzliche Aspekte. Sie sind daher oft nicht direkt umsetzbar, insbesondere wenn die Entwickler vorher noch keine Erfahrungen mit Mehrspieler-Spielen gesammelt haben.

Um genau diese Entwickler zu unterstützen, wird im Rahmen dieser Dissertation eine Autorenumgebung konzipiert, die diese Probleme gezielt adressiert. Das Konzept hierfür gliedert sich in drei Stufen beziehungsweise vier Module: Game Design Patterns als Vorlagen für Spieler-Interaktionen (1), eine formale Analyse bezüglich struktureller Fehler (2a) und kollaborativem Balancing (2b) sowie eine Umgebung die das Testen des Spiels vereinfacht (3).

Um den Entwicklern einen Einstieg zu bieten, wird eine Menge von beliebten Spielerinteraktionen identifiziert, die als das zentrale Element eines kollaborativen Spieles gesehen werden können. Diese werden anschließend im bekannten Format der Game Design Patterns beschrieben. Um deren Nutzung zu vereinfachen, wird das Format vorher um zusätzliche, Interaktions-spezifische Eigenschaften erweitert. Beispielsweise wird so beschrieben, ob sich die Spieler am gleichen Ort befinden müssen, um die Interaktion ausführen zu können. Danach wird eine repräsentative Auswahl der Interaktionsmuster zur Entwicklung eines Beispiel-Spiels eingesetzt, in dem die Kollaboration auch ausgeschaltet werden kann. Dieses Spiel wird anschließend mit Hilfe einer Benutzerstudie evaluiert. Diese zeigt, dass die Interaktionen von den Spielern positiv bewertet werden.

Bei ungünstiger Kombination dieser Interaktionen können strukturelle Probleme wie Zustände, in denen ein Spiel nicht mehr regulär beendet werden kann, entstehen. Zur Erkennung derartiger Probleme können Verifikationsalgorithmen eingesetzt werden. Für diese muss das Spiel in ein formales Model überführt werden. Hierfür werden farbige Petri Netze gewählt, da diese parallele Aktionen von mehreren Spielern abbilden können. Da man von einem Entwickler nicht erwarten kann, dass dieser selbst ein entsprechendes Model erstellt, wird zudem eine automatische übersetzung entworfen. Diese beinhaltet übersetzungsregeln für jedes Element des zugrundeliegenden Spiel-Models in Petri Netz Elemente. Um der Zustandsexplosion bei der Verifikation von komplexen Spielen entgegenzuwirken, werden zusätzliche Optimierungsregeln entwickelt. Die Regeln nutzen dabei Wissen über das Spielmodell um die Größe des entstehenden Petri Netzes von vornherein zu reduzieren. Eine Evaluation mit realen und synthetischen Beispielen zeigt, dass eine derartige Verifikation für kleinere Spiele möglich ist.

Gleichzeitig sollte geprüft werden, ob das Spiel alle Spieler gleichermaßen fordert. Hierfür muss zunächst eine neue Definition für Balancing in kollaborativen Spielen entwickelt werden, da die verwandten Arbeiten lediglich eine kompetitive Perspektive einnehmen. Basierend auf dieser Definition werden konkrete Metriken entwickelt, die Ungleichheiten zwischen den Spielern aufzeigen können. Da die Komplexität der Spiele und der Einfluss der Spieler auf den Spielablauf jedoch eine exakte Berechnung unmöglich machen, wird stattdessen eine Abschätzung entwickelt. Analog zur strukturellen Verifikation kann per Evaluation gezeigt werden, dass dieser Ansatz für kleinere Spiele funktioniert.

Zuletzt wird eine Umgebung für schnelle Tests entwickelt, die es sogar einzelnen Autoren, ein Spiel für bis zu vier Spieler zu testen. Dazu werden optische und akustische Informationen für verschiedene Spieler so vermittelt, dass sie gleichzeitig verfügbar und trotzdem klar zuordenbar sind. Simultane Aktionen mehrerer Spieler können zudem per Aufzeichnung von Eingaben simuliert werden.

Durch die Implementierung und Evaluation dieser Module kann diese Arbeit zeigen, dass dadurch Probleme angegangen werden können, die für kollaborative Mehrspieler-Spiele spezifisch sind. Die Nutzung der Module bietet daher das Potential den Erstellungsaufwand für kollaborative Mehrspieler-Spiele zu reduzieren.