2nd/10_Wiki/Topics/AI_and_ML/InstancedMesh2 library.md

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id: wiki-2026-0508-instancedmesh2-library
title: InstancedMesh2 library
category: 10_Wiki/Topics
status: verified
canonical_id: self
aliases: [InstancedMesh2, three-instanced-mesh2, three.ez InstancedMesh2]
duplicate_of: none
source_trust_level: A
confidence_score: 0.9
verification_status: applied
tags: [threejs, webgl, instancing, performance, gpu, batching]
raw_sources: []
last_reinforced: 2026-05-10
github_commit: pending
tech_stack:
  language: typescript
  framework: three.js
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# InstancedMesh2 library

## 매 한 줄
> **"매 instancing 의 진짜 한계는 frustum culling 과 per-instance state 다"**. InstancedMesh2 는 Three.js 의 표준 InstancedMesh 위에 BVH-driven frustum/occlusion culling, per-instance LOD, dynamic capacity, color/uniform 관리를 얹은 라이브러리로, 100k+ 오브젝트 씬에서 표준 InstancedMesh 대비 2-10x FPS 를 끌어낸다.

## 매 핵심

### 매 표준 InstancedMesh 의 한계
- frustum culling 부재 — 모든 인스턴스를 매 프레임 GPU 로 보냄.
- 정적 capacity — `count` 변경은 가능하지만 capacity 확장은 재생성 필요.
- per-instance visibility/LOD 가 없음 — 수동 matrix 0 으로 숨겨야 함.
- 정렬 (transparency) 지원 없음.

### 매 InstancedMesh2 의 추가 기능
- **BVH culling**: `bvhParams` 로 dynamic BVH 구축, `frustum` + `occlusion` culling.
- **per-instance LOD**: `addLOD(geometry, material, distance)` 로 거리 기반 자동 swap.
- **dynamic capacity**: `addInstances(n, callback)` 로 동적 추가.
- **per-instance color/uniform**: `setColorAt`, `setUniformAt`.
- **sorting**: alpha blending 을 위한 distance sort.

### 매 응용
1. 대규모 식생/도시/별 시스템 (100k-1M 인스턴스).
2. RTS / 시뮬레이션 게임의 유닛 렌더링.
3. 파티클을 mesh 로 대체 (mesh particles).
4. WebXR 환경의 dense scene rendering.

## 💻 패턴

### 1. 기본 설치 및 생성
```typescript
// npm install @three.ez/instanced-mesh
import { InstancedMesh2 } from '@three.ez/instanced-mesh';
import * as THREE from 'three';

const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);
const material = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x44aa88 });

const mesh = new InstancedMesh2(geometry, material, {
  capacity: 100_000,
  createEntities: true, // per-instance proxy objects
});
scene.add(mesh);
```

### 2. 동적 인스턴스 추가
```typescript
mesh.addInstances(50_000, (obj, idx) => {
  obj.position.set(
    (Math.random() - 0.5) * 1000,
    (Math.random() - 0.5) * 1000,
    (Math.random() - 0.5) * 1000,
  );
  obj.scale.setScalar(0.5 + Math.random());
  obj.color.setHSL(Math.random(), 0.7, 0.5);
});
```

### 3. BVH frustum culling 활성화
```typescript
mesh.computeBVH({ margin: 0 });
// renderer 가 매 프레임 BVH 로 visible 인스턴스만 GPU 에 업로드.
// margin: BVH 노드 padding (모션이 큰 경우 늘림).
```

### 4. per-instance LOD
```typescript
const lodGeoMid = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1, 2, 2, 2);
const lodGeoLow = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);

mesh.addLOD(lodGeoMid, material, 50);   // 50m 부터 mid
mesh.addLOD(lodGeoLow, material, 200);  // 200m 부터 low
// 200m 이후 자동 cull (default)
```

### 5. per-instance update (애니메이션)
```typescript
function animate(t: number) {
  mesh.updateInstances((obj, idx) => {
    obj.position.y = Math.sin(t * 0.001 + idx * 0.01) * 5;
    // obj.updateMatrix() 자동 호출됨
  });
  renderer.render(scene, camera);
}
```

### 6. 인스턴스 hide / show
```typescript
mesh.instances[42].visible = false; // 단일
// bulk
for (const inst of mesh.instances) {
  if (inst.position.distanceTo(camera.position) > 500) inst.visible = false;
}
```

### 7. raycasting (BVH 가속)
```typescript
const raycaster = new THREE.Raycaster();
raycaster.setFromCamera(mouse, camera);
const hits = raycaster.intersectObject(mesh);
// hits[0].instanceId 로 인스턴스 식별
```

### 8. transparent sorting
```typescript
const mat = new THREE.MeshStandardMaterial({
  transparent: true, opacity: 0.5,
});
const mesh = new InstancedMesh2(geom, mat, {
  capacity: 10_000,
  allowsEuler: false,
});
mesh.sortObjects = true; // distance sort each frame
```

### 9. GPU instancing + custom shader uniform
```typescript
mesh.initUniformsPerInstance({ vertex: { uOffset: 'vec3' } });
mesh.setUniformAt(idx, 'uOffset', new THREE.Vector3(0, 5, 0));
```

### 10. Forest 예제 (실전)
```typescript
const trunk = new InstancedMesh2(trunkGeo, trunkMat, { capacity: 50_000 });
const leaves = new InstancedMesh2(leavesGeo, leavesMat, { capacity: 50_000 });

for (let i = 0; i < 50_000; i++) {
  const x = (Math.random() - 0.5) * 2000;
  const z = (Math.random() - 0.5) * 2000;
  trunk.addInstances(1, (o) => o.position.set(x, 0, z));
  leaves.addInstances(1, (o) => o.position.set(x, 5, z));
}
trunk.computeBVH();
leaves.computeBVH();
```

## 매 결정 기준
| 상황 | Approach |
|---|---|
| < 1k 동일 mesh | 일반 Mesh + Group 도 OK |
| 1k-100k 동일 mesh, 정적 | THREE.InstancedMesh |
| 100k+ 또는 동적 cull/LOD 필요 | InstancedMesh2 |
| 1M+ + GPU compute | WebGPU + indirect draw + InstancedMesh2 |
| transparent + 다수 | InstancedMesh2 sorting |

**기본값**: 인스턴스 수가 1만 이상이거나 frustum 외부가 많은 씬은 InstancedMesh2 사용.

## 🔗 Graph
- 부모: [[Three.js]]
- 변형: [[BatchedMesh]] · [[GPU-Instancing]]
- 응용: [[Particle-System]]
- Adjacent: [[BVH]] · [[Frustum Culling]]

## 🤖 LLM 활용
**언제**: Three.js 씬 인스턴스 수가 폭증할 때 코드 마이그레이션 가이드, BVH 파라미터 튜닝, LOD 거리 결정에 활용.
**언제 X**: Babylon.js / Unity / WebGPU-only 환경에는 직접 적용 불가 (개념만 차용).

## ❌ 안티패턴
- **무조건 capacity 1M**: 빈 슬롯도 BVH 비용 발생 — 실제 수요의 1.2-1.5x 정도.
- **매 프레임 computeBVH()**: 정적 인스턴스는 1회만, 동적은 incremental update 사용.
- **per-instance Material**: instancing 의 의미가 없어짐 — uniform-per-instance 로 대체.
- **`mesh.instances[i].position.x = v` 후 update 누락**: `updateInstances` 또는 `updateMatrix()` 필수.

## 🧪 검증 / 중복
- Verified (@three.ez/instanced-mesh GitHub README, 2026 docs).
- 신뢰도 A.

## 🕓 Changelog
| 날짜 | 변경 |
|---|---|
| 2026-05-08 | Phase 1 |
| 2026-05-10 | Manual cleanup — InstancedMesh2 API + BVH/LOD 패턴 정리 |