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category: "[[10_Wiki/💡 Topics/Graphics & Performance]]"
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tags: [auto-reinforced]
last_reinforced: 2026-04-20
github_commit: "[P-Reinforce] Continuous Worker - 입자 시스템(Particle Systems)"
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# [[입자 시스템(Particle Systems)]]

## 📌 한 줄 통찰 (The Karpathy Summary)
> 입자 시스템(Particle Systems)은 게임이나 3D 그래픽 환경에서 유체, 총알, 특수 효과 등 수많은 개체를 효율적으로 렌더링하고 관리하기 위한 기법입니다 [1, 2]. 전통적인 CPU 기반의 입자 업데이트는 연산 한계로 인해 약 5만 개 부근에서 성능 병목에 도달하지만, WebGPU의 컴퓨트 셰이더를 활용하면 처리량을 수백만 개 단위로 끌어올릴 수 있습니다 [1, 3]. 또한 프레임워크에 따라 InstancedMesh나 Solid Particle System(SPS)을 활용하여 드로우 콜(Draw call)을 줄이고 렌더링 성능을 최적화할 수 있습니다 [4-6].

## 📖 구조화된 지식 (Synthesized Content)
- **컴퓨트 셰이더(Compute Shaders) 및 WebGPU 활용:** 전통적인 방식의 입자 시스템에서 발생하는 CPU-GPU 간 데이터 전송은 심각한 성능 저하를 초래합니다 [1]. 이를 극복하기 위해 입자 시스템을 WebGPU의 컴퓨트 셰이더로 마이그레이션하면 처리 가능한 입자 수를 수백만 개 단위로 크게 늘릴 수 있습니다 [1, 3].
- **GPU 영구 버퍼 및 객체 풀링:** `instancedArray`를 사용하여 프레임 간에도 유지되는 GPU 영구 버퍼를 생성하면, 입자 데이터를 매 프레임 업데이트할 때 발생하는 데이터 전송 병목을 제거할 수 있습니다 [1, 7]. 또한, 잦은 생성과 소멸이 일어나는 입자들은 객체 풀링(Object pooling) 기법을 사용하여 런타임 메모리 할당 오버헤드와 가비지 컬렉션(GC)으로 인한 멈춤 현상을 방지해야 합니다 [2].
- **인스턴싱(Instancing)과 커스텀 셰이더 결합:** 반복되는 입자 객체에 `InstancedMesh`를 사용하면 드로우 콜을 단일화할 수 있습니다 [4]. 이러한 인스턴싱에 커스텀 정점 셰이더(Vertex shader)를 결합하여 절차적으로 형상을 변형하면, 메시 데이터를 추가로 복제하지 않고도 입자 효과의 다양성을 확보하는 데 매우 효과적입니다 [8].
- **Solid Particle System (SPS)와 인스턴스 메시 비교 (Babylon.js 사례):** Babylon.js 환경에서는 Solid Particle System(SPS)를 사용하여 수많은 입자의 상태(재질 등)를 관리할 수 있습니다 [9]. SPS는 `setParticles()` 호출 시에만 가벼운 전용 월드 행렬을 계산하며 프러스텀 테스트(Frustum test)가 기본적으로 비활성화되어 있어, 50 정점 미만의 수많은 저폴리곤 입자 처리에 인스턴스 메시보다 더 유리합니다 [5, 6]. 하지만 SPS는 원본 기하학적 데이터(Geometry)를 내부적으로 복제하여 처리하므로, 메모리 소비량 측면에서는 인스턴싱 방식에 비해 훨씬 무겁다는 단점이 있습니다 [10, 11].

## ⚠️ 모순 및 업데이트 (Contradictions & RL Update)
- **과거 데이터와의 충돌:** 자동화 엔진에 의해 매핑된 지식으로, 추후 정밀 검증 필요.
- **정책 변화:** Graphics & Performance 분야의 자동 자산화 수행.

## 🔗 지식 연결 (Graph)
- **Related Topics:** [[WebGPU]], [[컴퓨트 셰이더(Compute Shaders)]], [[InstancedMesh]], [[Solid Particle System (SPS)]]
- **Projects/Contexts:** [[Hokusai installation]] - 엑스포 2025 오사카(Expo 2025 Osaka)에서 100만 개의 입자 기반 유체 시뮬레이션을 WebGPU로 구현한 프로젝트입니다 [12].
- **Contradictions/Notes:** Babylon.js 환경의 Solid Particle System(SPS)는 저폴리곤 입자의 CPU 연산 성능 면에서는 우수하지만, 입자별로 기하학적 데이터를 복제해야 하므로 메모리 점유율 측면에서는 인스턴스 메시(InstancedMesh) 방식에 비해 비효율적이라는 트레이드오프(Trade-off)가 존재합니다 [6, 10, 11].

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*Last updated: 2026-04-19*
- Raw Source: [[00_Raw/2026-04-20/입자 시스템(Particle Systems).md]]
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