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id: P-REINFORCE-AUTO-C4EB25
category: "[[10_Wiki/💡 Topics/Graphics & Performance]]"
confidence_score: 0.90
tags: [auto-reinforced]
last_reinforced: 2026-04-20
github_commit: "[P-Reinforce] Continuous Worker - 컴퓨트 셰이더(Compute Shaders)"
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# [[컴퓨트 셰이더(Compute Shaders)]]

## 📌 한 줄 통찰 (The Karpathy Summary)
> 컴퓨트 셰이더(Compute Shaders)는 JavaScript 메인 스레드에서 수행되던 무거운 작업을 수천 개의 GPU 코어에서 병렬로 처리하도록 오프로드하는 범용 GPU 연산(general-purpose GPU computation) 기술입니다 [1]. 주로 WebGPU 환경에서 사용되며, 파티클 시스템, 물리 시뮬레이션, 대규모 데이터 필터링 등의 CPU 병목 현상을 획기적으로 해결하여 렌더링 성능을 극대화하는 데 필수적인 역할을 합니다 [2-4].

## 📖 구조화된 지식 (Synthesized Content)
* **파티클 및 물리 시뮬레이션 처리 한계 돌파**
  기존 CPU 기반 파티클 업데이트는 일반적인 하드웨어에서 약 50,000개 부근에서 성능 병목에 도달하지만, WebGPU 컴퓨트 셰이더를 사용하면 이를 수백만 개 단위로 확장할 수 있습니다 [2, 3]. 예를 들어, CPU에서 프레임당 30ms가 소요되던 10,000개의 파티클 업데이트 작업을 컴퓨트 셰이더로 전환하면 100,000개의 파티클을 2ms 이내에 업데이트할 수 있어 약 150배의 성능 향상을 얻을 수 있습니다 [4]. 또한, 대규모 유체 시뮬레이션 및 물리 연산에도 탁월한 성능을 발휘합니다 [5, 6].

* **고급 데이터 처리 및 GPU 주도 렌더링(GPU-driven Rendering)**
  컴퓨트 셰이더는 충돌 감지(Collision detection), 실시간 조명, 대규모 BIM 데이터셋의 실시간 필터링 등 다수의 데이터 스트림을 병렬로 처리하는 데 유용합니다 [1, 3, 4]. 실시간 편집이 가능한 대규모 절차적 지형(Procedural terrain)을 생성하거나 [6], 컴퓨트 셰이더의 출력을 기반으로 GPU가 렌더링 대상을 직접 결정하는 간접 그리기(Indirect draws)를 수행하여 수백만 개의 인스턴스와 가시성 컬링(Culling)을 효율적으로 처리할 수 있습니다 [7, 8].

* **컴퓨트 스키닝 (Compute Skinning)**
  컴퓨트 셰이더는 컴퓨트 단계에서 메쉬 정점 변환을 처리하여 그 결과를 버퍼에 저장할 수 있게 해줍니다 [4]. 이렇게 저장된 데이터는 다수의 렌더링 패스에서 재사용할 수 있어 중복 계산을 없앨 수 있으며, 조립 과정을 보여주는 애니메이션 처리 등에 매우 효율적입니다 [4]. 

* **핵심 구현 메커니즘 및 동기화 최적화**
  * **스토리지 텍스처(Storage textures):** 일반 텍스처와 달리 읽기와 쓰기를 모두 허용하여 컴퓨트 셰이더 내에서 유체 시뮬레이션 및 이미지 처리 작업이 가능하게 합니다 [5, 9].
  * **작업 그룹 공유 메모리(Workgroup shared memory):** 스레드 간 데이터 공유가 필요할 때 전역 메모리보다 10~100배 빠른 접근 속도를 제공합니다 [6, 7].
  * **렌더링 동기화 및 이중 버퍼링:** 컴퓨트 셰이더가 포함된 씬은 GPU 작업이 종속된 렌더링 패스 이전에 완료되도록 `renderAsync`를 사용하여 비동기 렌더링을 수행해야 합니다 [10]. 또한 성능을 높이려면 스테이징 버퍼(Staging buffers)를 활용한 이중 버퍼링(Double-buffering) 기법을 사용해야 하며, 파이프라인 지연을 방지하기 위해 디스패치 간에 `await mapAsync()` 사용을 피해야 합니다 [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]], [[GPU-driven Rendering]], [[TSL (Three Shader Language)]], [[Storage Textures]]
- **Projects/Contexts:** [[Three.js WebGPURenderer]], [[Native WebGPU]], [[대규모 건설/BIM 플랫폼 (Large-Scale Construction Viewers)]]
- **Contradictions/Notes:** 컴퓨트 셰이더를 통한 GPU 병렬 연산은 압도적인 성능 향상을 가져오지만, 작업 디스패치 사이에 `await mapAsync()`를 무분별하게 사용하면 GPU 파이프라인이 멈추고 최대 60%의 시간 동안 GPU가 유휴 상태에 빠지는 성능 저하 역효과가 발생할 수 있으므로 주의해야 합니다 [11].

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*Last updated: 2026-04-19*
- Raw Source: [[00_Raw/2026-04-20/컴퓨트 셰이더(Compute Shaders).md]]
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