渲染可以拆分為多個(gè)步驟（stage），拆分之后，就可以使用管道（pipeline）來(lái)優(yōu)化執(zhí)行效率。打個(gè)比方，過安檢的時(shí)候，至少有三個(gè)步驟，把包放在傳送帶上，然后走過去，取回傳送帶上的包。在排隊(duì)過安檢的過程中，排在后面的旅客并不需要等前面的旅客完成，只要前面的旅客把包放上傳送帶（完成第一個(gè)步驟），后面的旅客就可以接著把包放在傳送帶，這就是管道原理。

Step1 準(zhǔn)備頂點(diǎn)數(shù)據(jù)（vertex specification）。對(duì)于現(xiàn)在使用硬件加速的渲染技術(shù)，這個(gè)步驟是在CPU上完成的。如果要渲染一個(gè)三角形，這一步需要幾個(gè)信息：三個(gè)點(diǎn)的位置和頂點(diǎn)顏色、以及繪制對(duì)象：“三角形”。

以下這段代碼是個(gè)人隨手而寫，并非真的OpenGL代碼，只是用來(lái)描述Step1。

Step2 處理頂點(diǎn)（vertex PRocessing），根據(jù)每個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)（在前一步指定了），以及一些常量（uniform）（在前一步指定了），進(jìn)行一次分析處理，例如，是否需要對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)的位置做一次位置的變換（transform）（在3D渲染中，變換非常重要）。在可編程（programmable）的渲染管道中，頂點(diǎn)處理可以細(xì)分為三個(gè)可編程的步驟，第一個(gè)小步驟的指令可以vertext shader來(lái)指定，第二個(gè)小步驟叫tessellation，又可以再細(xì)化3個(gè)步驟，由2個(gè)shader加上一個(gè)內(nèi)置的程序（fixed-function）來(lái)控制，第三個(gè)步驟由geometry shader來(lái)控制，第一個(gè)步驟是必須的，后兩個(gè)步驟是可選的。

Step3 頂點(diǎn)的后續(xù)處理（vertex post-processing），上一個(gè)步驟產(chǎn)生的所有頂點(diǎn)信息，會(huì)在這里進(jìn)一步處理。這個(gè)步驟是不可以編程的，所以沒有相應(yīng)的shader，但是可以配置。通過配置，可以實(shí)現(xiàn)transform feedback，前一個(gè)步驟處理完產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以在這一步反饋回CPU。如果不需要繪制到屏幕上，這個(gè)步驟可以中斷。如果不中斷，則會(huì)進(jìn)行裁剪（clipping），打個(gè)比方，原先的三角形，如果有個(gè)點(diǎn)不再可視范圍內(nèi)，那么這個(gè)三角形會(huì)被處理成2個(gè)三角形，增加2個(gè)在可視邊界上的頂點(diǎn)。根據(jù)可配置的viewport提供的信息，對(duì)頂點(diǎn)的位置投影（projection）到一個(gè)平面（window space）上，要么做透視處理（perspective），要么做正交處理（orthographic）。

Step4 對(duì)繪制對(duì)象的整合（primitive assembly），將前面產(chǎn)生的頂點(diǎn)，根據(jù)第一個(gè)步驟指定的繪制對(duì)象信息，打包成一個(gè)個(gè)的assembly，然后交給下一個(gè)步驟處理。如果第二個(gè)步驟中需要進(jìn)行tessellating，或者需要執(zhí)行g(shù)eometry shader，那么在vertex shader之后，也會(huì)緊接著完成一個(gè)簡(jiǎn)單的”繪制對(duì)象整合”。

Step5 進(jìn)行光柵化處理（rasterization），管道里會(huì)有一個(gè)不可編程的程序稱為rasterizer。所謂光柵化，就是根據(jù)頂點(diǎn)的位置信息，加上分辨率信息，對(duì)渲染對(duì)象所在的一個(gè)包圍盒里（包含繪制對(duì)象的最小的一個(gè)像素矩陣表），凡是判斷到像素格子受到影響，就會(huì)生成一個(gè)fragment信息。這個(gè)fragment信息不一定是整個(gè)像素格子。

Step6 可編程的并且可選的（optional）步驟，交由fragment shader來(lái)處理。這個(gè)步驟的結(jié)果是將顏色、深度等信息輸出，也可以輸出自定義信息。當(dāng)涉及的多重采樣（MSAA），一般情況，shader只會(huì)針對(duì)每個(gè)fragment執(zhí)行一次。但如果在shader中，使用了gl_SampleID，則shader會(huì)針對(duì)每個(gè)采樣執(zhí)行一次。

Step7 對(duì)fragment shader的輸出進(jìn)行最后的處理（per-sample processing）。這一步會(huì)判斷fragment shader的輸出是否有效，如果無(wú)效則忽略，最后會(huì)將最終的顏色寫入framebuffer，或者跟framebuffer相應(yīng)位置的顏色進(jìn)行混合（blend）。其中，判斷輸出是否有效那些子步驟，在新的OpenGL版本中，可以提前到fragment shader處理之前，這種情況的輸入是來(lái)自rasterizer。

參考 [1] Rendering Pipeline Overview