3.3 3D流水线
GL和Vulkan的流水线是类似的，如图3-3所示。
图3-3 3D流水线和顶点坐标、MVP、纹理坐标等的关系
用户输入的顶点、MVP矩阵、纹理以及纹理坐标，和流水线关联的部分主要如下。
（1）顶点着色器（vertex shader）：根据用户输入的顶点和MVP信息，生成裁剪坐标gl_Position。
（2）顶点后期处理（vertex post processing）：对顶点着色器输出的gl_Position进行透视除法，获得NDC坐标，如公式3-1所示。然后对NDC坐标进行视口变换，获得窗口坐标。
公式3-1 透视除法
在GPU里面，透视投影是在顶点着色器和顶点后期处理两个阶段分两步完成的。第一步在顶点着色器里面，将顶点坐标和透视投影矩阵相乘，得到裁剪坐标；第二步，在顶点后期处理阶段，通过固定管线的透视除法得到NDC坐标。
（3）光栅化：获得了图形的窗口顶点坐标后，要根据图形的窗口顶点生成相应的图形，譬如三角形，这个过程就是计算机图形学里面的扫描线算法。这个算法将三角形变成一条条的线，线上的点都是根据顶点插值生成的。每次插值生成线上的一个点，相应生成一个uv坐标，这个uv坐标对应一个片元，然后将这个uv坐标传递给片元着色器（fragment shader），片元着色器通过uv坐标对纹理进行采样，并对这个点进行着色。通常也用光栅化来代指基于透视投影和正交投影的3D编程模型，以和基于光线传播实现的光线追踪3D编程模型区分开。
（4）片元着色器（fragment shader）：对扫描线生成的片元进行着色。颜色可以根据用户在输入顶点时指定的颜色插值生成，也可以来自用户提供的图片相应uv坐标位置的像素颜色。
通常用户代码会将uv坐标和顶点坐标以及顶点的颜色一起输入，如程序清单3-1所示。
程序清单3-1 uv坐标的一种输入方式（Vulkan）
上面的结构包含四个顶点信息，每个顶点信息包含：顶点坐标、uv坐标、顶点颜色。中间的uv坐标会和其他的顶点信息一起传递给顶点着色器和片元着色器。这里uv坐标就是{1.0f，1.0f}，{0.0f，1.0f}，{0.0f，0.0f}，{1.0f，0.0f}。
相应的片元着色器如程序清单3-2所示。
程序清单3-2 片元着色器使用插值后的uv坐标
layout (location=0)in vec2 inUV;
但是不能将inUV和用户顶点里面的四个uv坐标直接等同起来。inUV就是这四个顶点提供的uv坐标插值生成的点的集合。请注意，顶点着色器操作的是用户输入的顶点，而片元着色器操作的是通过顶点插值生成的所有点。
gl_Position和用户指定的顶点（vertex）是一一对应的（前提是顶点没有落在视景体外面）。或者说，物体空间的每一个顶点，在裁剪坐标空间都有一个对应的gl_Position。gl_Position经过透视除法后，得到NDC空间坐标。NDC空间的点，经过视口变换，得到窗口坐标。总的来说，每个顶点（vertex）都有一个对应的gl_Position，一个NDC空间的点。渲染（rasterization）阶段，对顶点坐标组装成的三角形应用扫描线（scanline）算法，插值得到顶点之外的填充区域的坐标点，并用片元着色器（fragment shader）对这些点进行着色（shading）。
所以顶点着色器是以顶点为单位进行的，一个三角形就是三个顶点，相应的顶点着色器会被调用三次。而片元着色器，是以片元（可以暂时理解为像素）为单位的，也就是最终显示在窗口上面的每个像素，都会执行一次片元着色器（没有多重采样的时候）。两者之间通过GPU的扫描线关联起来。