繪制管線的功能：在給定虛擬照相機(jī)，三維物體，光源，照明模式，以及紋理等諸多條件下，如何生成或者繪制一幅二維圖像。
管線的整體快慢程度是由管線中最慢的那個(gè)階段決定的。
實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形里面，管線分為三個(gè)階段：應(yīng)用程序階段，幾何階段，以及光柵階段。
最慢的管線階段決定繪制速度，即圖像更新速度。

應(yīng)用程序階段由應(yīng)有程序來(lái)驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)：主要包括碰撞檢測(cè)，加速算法，動(dòng)畫(huà)，以及力反饋等
，在應(yīng)用程序階段的末端，將需要繪制的幾何體輸入到繪制管線的下一格階段，這些幾何體都是繪制圖元（如點(diǎn)，線，矩形），最終需要在屏幕上棉線是出來(lái)。這是應(yīng)用程序階段最重要的任務(wù)。

幾何階段，根據(jù)體系結(jié)構(gòu)，可以用軟件或者硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括變換，投影，光照等處理，計(jì)算繪制的內(nèi)容，如何繪制，以及在什么地方繪制。可以分成若干個(gè)功能階段：模型與視點(diǎn)變換，光照，投影，裁減，以及屏幕映射。

模型和視點(diǎn)變換：
同一個(gè)模型還可以和幾種不同的模型變換聯(lián)系在一起。允許同一個(gè)模型有多個(gè)副本（稱為實(shí)例），可以在同一場(chǎng)景中具有不同的位置，方向，和大小，而不需要對(duì)基本集合體進(jìn)行復(fù)制操作。
模型變換的變換對(duì)象是模型的頂點(diǎn)和法線。物體的坐標(biāo)稱為模型坐標(biāo)。只對(duì)相機(jī)（或者視點(diǎn)）可以看到的模型進(jìn)行繪制。為了便于投影和裁減，必須對(duì)相機(jī)和所有的模型進(jìn)行視點(diǎn)變換。變換的目的是要把相機(jī)放在原點(diǎn)，然后進(jìn)行視點(diǎn)校準(zhǔn)，使其朝向Z軸的負(fù)方向，Y軸指向上方，X軸指向右邊。視點(diǎn)變換后,實(shí)際位置和方向就依賴于當(dāng)前的API.

光照:

為了讓模型看起來(lái)更加真實(shí),可以給場(chǎng)景配上一個(gè)或者多個(gè)光源.

對(duì)于受光源影響的模型來(lái)說(shuō),可以用光照方程來(lái)計(jì)算模型上每個(gè)頂點(diǎn)的顏色.物體表面每個(gè)頂點(diǎn)的顏色可以由光源及其特性,頂點(diǎn)的位置和法線,頂點(diǎn)所在的材質(zhì)屬性來(lái)計(jì)算.當(dāng)在屏幕上繪制三角形時(shí),可以通過(guò)對(duì)三角形頂點(diǎn)的顏色進(jìn)行插值,這種插值技術(shù)成為gouraud著色.

光照計(jì)算是在世界空間中進(jìn)行的,但是,如果對(duì)光源進(jìn)行視點(diǎn)變換,再觀察空間中會(huì)得到同樣的光照效果.這是因?yàn)?/span>,即使將參與光照計(jì)算的所有實(shí)體都變換到同一個(gè)空間(即觀察空間)中,光源,相機(jī),以及模型之間的相對(duì)位置依然保持不變.

投影:

光照處理之后,繪制系統(tǒng)就開(kāi)始進(jìn)行投影,目的是將視體變換為一個(gè)單位立方體.,這個(gè)立方體的對(duì)角分別是(-1,-1,-1)和(1,1,1).通常也稱單位立方體為規(guī)范視體(canonical view volume).

目前主要有兩種投影方法：正投影（平行投影）和透視投影。

正投影：把這個(gè)視體變換為單位立方體，正投影的主要特性是平行線在變換之后彼此之間仍然保持平行，這種變換是平移與縮放的組合。

透視投影方法中，物體距離相機(jī)越遠(yuǎn)，投影之后就會(huì)變得越小。

裁減：

只有當(dāng)圖元完全或者部分地位于視體內(nèi)部的時(shí)候，才需要將其發(fā)送到光柵階段，在這個(gè)階段可以把圖元在屏幕上繪制出來(lái)。需要對(duì)那些部分位于視體內(nèi)的圖元進(jìn)行裁減處理。投影變化之后的圖元只針對(duì)單位立方體進(jìn)行裁減，在裁減之前進(jìn)行視點(diǎn)轉(zhuǎn)換和投影的優(yōu)勢(shì)在于可以使裁減問(wèn)題變得比較一致，而且圖元可以根據(jù)單位立方體進(jìn)行裁減。

屏幕映射：

進(jìn)入這個(gè)階段的時(shí)候，坐標(biāo)仍舊是三維的，每個(gè)圖元的x和y坐標(biāo)變換到了屏幕坐標(biāo)系中，屏幕坐標(biāo)系連同z坐標(biāo)一起稱為窗口坐標(biāo)系。

光柵階段，利用前面階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像繪制。

光柵階段的目的：就是給每個(gè)像素(pixel)正確配色，以便正確繪制整副圖像，這個(gè)過(guò)程稱為光柵化或者掃描轉(zhuǎn)換，也就是把屏幕間的二維頂點(diǎn)轉(zhuǎn)化為屏幕上的像素。

屏幕空間有一個(gè)z值(深度值),一種或兩種顏色，以及一組或者多組紋理坐標(biāo)，其中紋理坐標(biāo)會(huì)與頂點(diǎn)或者屏幕上的像素聯(lián)系在一起。光柵階段進(jìn)行的是單個(gè)像素操作。每個(gè)像素的信息存儲(chǔ)在顏色緩沖器里，顏色緩沖器是一個(gè)矩形的顏色序列（R,G,B）對(duì)于高性能圖形系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，光柵階段必須在硬件中完成。一般地,圖形系統(tǒng)采用雙重緩沖機(jī)制.這意味著屏幕繪制時(shí)在一個(gè)后置緩沖器中以離屏方式進(jìn)行的,一旦屏幕已在后置緩沖區(qū)中繪制,后置緩沖區(qū)中的內(nèi)容就不斷與已經(jīng)在屏幕上顯示過(guò)的前置緩沖區(qū)中的內(nèi)容進(jìn)行交換.

當(dāng)繪制完整個(gè)場(chǎng)景的時(shí)候,顏色緩沖器應(yīng)該包含從相機(jī)視點(diǎn)處可以觀察到的場(chǎng)景圖元.對(duì)于大多數(shù)圖形硬件來(lái)說(shuō),這個(gè)過(guò)程是通過(guò)Z緩沖區(qū)(深度緩沖區(qū))算法來(lái)實(shí)現(xiàn).Z緩沖器和顏色緩沖區(qū)形狀大小一樣.

每個(gè)像素都有存儲(chǔ)著一個(gè)z值,這個(gè)z值是從相機(jī)到最近圖元之間的距離,當(dāng)將圖元繪制為相應(yīng)的像素時(shí),需要計(jì)算像素位置處圖元Z值并于同一像素的Z緩沖器內(nèi)容進(jìn)行比較.

顏色緩沖器用來(lái)存儲(chǔ)顏色,而Z 緩沖器用來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)像素的z值.

還可以使用其他緩沖器來(lái)產(chǎn)生一些圖像的不同組合,alpha通道和顏色緩沖器聯(lián)系在一起可以存儲(chǔ)一個(gè)與每個(gè)像素相關(guān)的不透明值.

幀緩沖器(Frame buffer)通常包含一個(gè)系統(tǒng)所具有的所有緩沖器，稱為累積緩沖器，有時(shí)候卻認(rèn)為是顏色緩沖器和z緩沖器的組合。