旋转矢量通过直接存储旋转轴和角度大小来表示旋转。
四元数似乎更多地用于表示旋转。为什么四元数优先于计算机图形学中的旋转向量？
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对于计算机而言，四元数更易于计算（对于人类而言，无论如何都不应该为3D旋转而烦恼）：
当你想在矢量表示中连接两个旋转时，你会怎么做？你必须将它们转换为四元数或矩阵形式（使用昂贵的三角函数）才能做到这一点（并且可能又回来），而四元数可以通过使用经典的四元数乘法有效连接。
如果要使用矢量格式的旋转旋转点/矢量，或者将其作为矩阵发送到GL / D3D，您会怎么做？您将其转换为矩阵（再次使用昂贵的三角函数）。另一方面，四元数非常有效地转换为矩阵，因为它已经编码了所需的正弦和余弦。
因此，矩阵和四元数是更合适的旋转表示。从这两个四元数更紧凑，它们也很容易转换为轴角表示（并再次返回），但使用三角函数。因此，如果您需要外围设备的轴角度信息（只有我们人类有时需要实际的旋转轴和角度，计算机并不真正关心）您仍然可以使用它，但对于内部表示和计算四元数或矩阵是一个更好的选择。
如果四元数首先用“三维复数”解释似乎有点沉重，那么就不要理会它们的确切数学基础。开始了解它们的工作原理以及如何使用它们。实际上，它们只是一种轴角度表示，但具有隐式编码的正弦和余弦，这是有效转换和计算所必需的。
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为了更好地解释为什么使用quaterions并且有时优先使用vector，请参阅this very intersting article。在this lengthy but insightful thread中，您会发现对四元数的有用性持反对意见。
TL; DR - 作者的观点是我们宁愿不需要quaterions，但由于它们错综复杂的性质，它们似乎对程序员非常有吸引力。使用四元数进行的所有操作都可以使用向量表示。这个观点虽然颇具争议。