An Authoring Framework for Interactive Narrative with Virtual Characters

Within the research area of "interactive narration", the production process constitutes a decisive bottleneck. Currently this bottleneck constricts the progress of the field, since the peculiarities of the research area demand that applications must be actually built in order to concretize ideas and to test the technologies. Purely theoretical considerations are not sufficient, given that the requirements can only be clarified during the production process. Methods and software environments have been lacking that could be employed to rapidly implement and to iteratively enhance applications related to interactive narration, so that this iterative process would encompass the authoring tools, the application design ideas, and the requisite technologies. Taking this need as a point of departure, the work presented here demon-strates the first generic software framework for the creation of interactive narratives with virtual characters, with a strong focus on visual authoring methods. The framework consists of a complete functional software envi-ronment that has already proven its efficacy and generality within a variety of projects. As basis of this framework, a novel hybrid visual formalism was developed. It enables various ways of combining directed graphs and of algorithmic control methods. With this combination, the development team can employ the directed graph as a main formalism that can be put to use immediately, and add other control mechanisms partially and incrementally as required during the progressing implementation of the application ideas. Using the directed graph, which is fairly easy to manage, as the basic structure, it is possible to guarantee that the additional technologies employed respond precisely to the requirements of the application and of the content. In this way, the framework described here enables computer scientists, domain experts and content creators to work together to create novel, often experimental applications. It is particularly suited to systems which rely on a set of fixed elements or of fixed templates, and where the creation effort is centered on the question of how to determine the sequence of basic ele-ments. A series of novel design ideas for narrative applications is also presented in this dissertation, together with the basic patterns for employing the authoring framework to implement them; this demonstrates its aptness for the creation task, and also concretizes certain hypotheses that I have developed on why and how interactivity can be combined with narration. Further on, this dissertation presents a model of an authoring framework that shall allow for concrete authoring of applications that rely on autonom-ous virtual characters. No alternative models currently exist on how authors could control even the details of the behaviors of autonomous virtual characters. It is assumed that an autonomous virtual character can be at most parameterized abstractly. The model presented here shows how autonomous virtual characters can be precisely authored, in spite of their autonomy. It is based on the concept of a set of "endorsed stories", and also contains components for learning algorithms. Im Forschungsgebiet "interaktive Geschichten" stellt der Erstellungsprozess einen entscheidenden Engpass dar, der die Entwicklung dieses Gebiets derzeit behindert. Ein Grund hierfür ist eine Besonderheit des Gebiets der "Interaktiven Geschichten": Hier ist es notwendig, die Anwendungen so zügig wie möglich zu realisieren, um Ideen konkretisieren und Technologien erproben zu können. Theoretische Überlegungen allein sind in diesem Gebiet nicht ausreichend, weil die Anforderungen erst im Laufe des Entwicklungsprozesses deutlich werden können. Bisher existierten keine Verfahren und keine Softwareumgebungen, um unterschiedliche Ideen für interaktive, narrative Anwendungen schnell zu realisieren und iterativ weiterzuentwickeln, bei denen zugleich sowohl das Anwendungsdesign, die Autorenwerkzeuge als auch die Technologien nach und nach angepasst werden können. Diese Dissertation stellt den ersten generischen Softwarerahmen vor, mit dessen Hilfe ein solcher agiler Entwicklungsprozess für interaktive Geschichten mit virtuellen Charakteren möglich wird. Der Fokus liegt dabei auf visuellen Erstellungsmethoden. Der Softwarerahmen besteht aus einer vollständigen, funktionsfähigen Softwareumgebung mit Autorenwerkzeugen, die ihren praktischen Nutzen und ihre Allgemeinheit im Rahmen verschiedener Projekte bereits bewiesen hat. Als Basis des Softwarerahmens wurde ein neuartiger, hybrider visueller Formalismus entwickelt, der verschiedene Arten der Kombination von gerichteten Graphen mit anderen Kontrollmechanismen erlaubt. Durch diese Kombination kann die Entwicklungsgruppe den gerichteten Graphen als sofort einsetzbaren Hauptformalismus verwenden, und andere Kontrollverfahren partiell und inkrementell bei Bedarf im Rahmen des fortschreitenden Entwicklungsprozesses hinzufügen. Durch den Einsatz des relativ einfach handhabbaren gerichteten Graphen als Basis wird garantiert, dass die zusätzlich eingesetzten Technologien tatsächlich den konkreten Erfordernissen der Anwendung und des Inhalts entsprechen. Dieser Softwarerahmen erleichtert die Zusammenarbeit von Informatikern, Fachleuten und Inhaltsspezialisten bei der Entwicklung innovativer und in der Regel experimenteller Anwendungen. Er ist besonders geeignet für Systeme, die auf einem Satz festgelegter Basiselemente oder festgelegter Verhaltensschablonen beruhen, und bei denen sich das Problem der Erstellung auf die Frage reduzieren lässt, wie die Basiselemente in eine korrekte Reihenfolge gebracht werden können. Eine Reihe neuartiger Konzepte für narrative Anwendungen wird ebenfalls vorgestellt, zusammen mit den grundsätzlichen Schemata, die erforderlich sind, um den Softwarerahmen für die Erstellung dieser Anwendungen einzusetzen. Hierbei zeigt sich, dass der Rahmen die Anforderungen der Erstellung erfüllt, und konkretisiert auch bestimmte Hypothesen des Verfassers darüber, warum Interaktivität und Erzählung kombinierbar sind. Schließlich stellt diese Dissertation auch das Modell eines Autorensystems vor, welches das Erstellen von Anwendungen ermöglichen soll, die autonome virtuelle Charaktere verwenden. Bisher existierten keine Modelle davon, wie Autoren auch Details des Verhaltens von autonomen virtuellen Charakteren bestimmen können. Es wird allgemein angenommen, dass autonome virtuelle Charaktere bestenfalls abstrakt parametrisierbar sind. Das hier vorgestellte Modell zeigt demgegenüber, wie das Verhalten von autonomen virtuellen Charakteren, trotz ihrer Autonomie, präzise durch Autoren kontrolliert werden kann. Das Modell basiert auf dem Konzept einer Menge von "gebilligten Geschichten", und beinhaltet zusätzlich Komponenten für maschinelles Lernen