我已经阅读了几篇关于OpenGL骨架动画的教程，它们似乎都是单一的使用四元数进行旋转，3d矢量进行翻译，所以不是矩阵。
但是当他们进入顶点蒙皮过程时，他们将所有四元数和三维矢量组合成一个4x4矩阵并上传矩阵以在着色器中完成其余的计算。 4x4矩阵有16个元素，而四元数+ 3d向量只有7个。那么我们为什么要在上传之前将它们转换为4x4矩阵呢？
答案 0 :(得分：6)
因为只有两个4×4矩阵，每个骨骼一个，一个顶点被分配并加权，你只需要做两个4矢量4×4矩阵乘法和一个加权和。
与此相反，如果你提交单独的四元数和翻译，你必须做两个3矢量3×3矩阵乘法的等价加上4个3矢量3矢量加法和加权和。要么首先将四元数转换为旋转矩阵，然后再转换为3向量3×3矩阵乘法，要么直接进行3向量四元数乘法，计算工作量大致相同。之后你必须使用modelview矩阵进行后乘。
完全可以使用4元素矢量均匀作为四元数，但是你必须在顶点着色器中链接大量计算：首先通过两个四元数旋转顶点，然后将其翻译为和< / em>然后将它与modelview矩阵相乘。通过简单地上传在着色器中加权的两个变换矩阵，可以在GPU上节省大量计算。在CPU上执行四元数矩阵乘法仅对每个骨骼执行一次计算，而在着色器中执行此计算会为每个单个顶点执行此计算。如果您需要进行大量具有不同输入日期的相同计算，GPU非常棒。但是，如果你只需要计算一小部分值，那么它们会很糟糕，这些值会在大量数据上重复使用。然而，CPU喜欢这种任务。
由4×4矩阵表示的同质变换的好处是，单个矩阵可以包含整个变换链。如果将旋转和平移分开，则必须按顺序执行整个操作链。只有一次旋转和平移，它比单个4×4矩阵变换的操作更少。添加一个转换，您就达到了收支平衡。
即使在应用于网格的骨架姿势中，变换矩阵对于所有顶点都相同。假设网格在一对骨骼周围有100个顶点（这是一个很小的数字，BTW），那么你必须对每个顶点的每个顶点进行计算，浪费宝贵的GPU计算周期。为了什么？确定一些32个标量值（或8个4矢量）。现在比较一下：100个4向量（如果你只考虑顶点位置）与仅8相比。这是在着色器中处理四元数姿势所带来的计算开销的数量级。在CPU上计算一次并给它预先计算的GPU以在基元之间共享。如果你正确编码，单个矩阵列的整个计算将很好地适合CPU管道，使得每次并行化的尝试都大大超过它。并行化不是免费的！
答案 1 :(得分：5)
在现代GPU中，您上传到常量缓冲区的数据格式没有限制。
当然，您需要以不同方式编写顶点着色器，以便使用四元数进行蒙皮而不是矩阵。实际上，我们正在使用双四元数蒙皮in our engine。
请注意，较旧的固定功能硬件换肤确实只适用于矩阵，但这是很久以前的事了。