渲染可以拆分為多個步驟（stage），拆分之后，就可以使用管道（pipeline）來優化執行效率。打個比方，過安檢的時候，至少有三個步驟，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 準備頂點數據（vertex specification）。對于現在使用硬件加速的渲染技術，這個步驟是在CPU上完成的。如果要渲染一個三角形，這一步需要幾個信息：三個點的位置和頂點顏色、以及繪制對象：“三角形”。

以下這段代碼是個人隨手而寫，并非真的OpenGL代碼，只是用來描述Step1。

Step2 處理頂點（vertex PRocessing），根據每個頂點的數據（在前一步指定了），以及一些常量（uniform）（在前一步指定了），進行一次分析處理，例如，是否需要對每個頂點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，頂點處理可以細分為三個可編程的步驟，第一個小步驟的指令可以vertext shader來指定，第二個小步驟叫tessellation，又可以再細化3個步驟，由2個shader加上一個內置的程序（fixed-function）來控制，第三個步驟由geometry shader來控制，第一個步驟是必須的，后兩個步驟是可選的。

Step3 頂點的后續處理（vertex post-processing），上一個步驟產生的所有頂點信息，會在這里進一步處理。這個步驟是不可以編程的，所以沒有相應的shader，但是可以配置。通過配置，可以實現transform feedback，前一個步驟處理完產生的數據，可以在這一步反饋回CPU。如果不需要繪制到屏幕上，這個步驟可以中斷。如果不中斷，則會進行裁剪（clipping），打個比方，原先的三角形，如果有個點不再可視范圍內，那么這個三角形會被處理成2個三角形，增加2個在可視邊界上的頂點。根據可配置的viewport提供的信息，對頂點的位置投影（projection）到一個平面（window space）上，要么做透視處理（perspective），要么做正交處理（orthographic）。

Step4 對繪制對象的整合（primitive assembly），將前面產生的頂點，根據第一個步驟指定的繪制對象信息，打包成一個個的assembly，然后交給下一個步驟處理。如果第二個步驟中需要進行tessellating，或者需要執行geometry shader，那么在vertex shader之后，也會緊接著完成一個簡單的”繪制對象整合”。

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

Step6 可編程的并且可選的（optional）步驟，交由fragment shader來處理。這個步驟的結果是將顏色、深度等信息輸出，也可以輸出自定義信息。當涉及的多重采樣（MSAA），一般情況，shader只會針對每個fragment執行一次。但如果在shader中，使用了gl_SampleID，則shader會針對每個采樣執行一次。

Step7 對fragment shader的輸出進行最后的處理（per-sample processing）。這一步會判斷fragment shader的輸出是否有效，如果無效則忽略，最后會將最終的顏色寫入framebuffer，或者跟framebuffer相應位置的顏色進行混合（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自rasterizer。

參考 [1] Rendering Pipeline Overview