Они нужны вам, потому что вращение с использованием пространства Эйлера (3 измерения) не приводит к плавному вращению, и поскольку произвольные вращения должны выполняться в несколько шагов (вокруг каждой оси), на самом деле можно свернуть одно из измерений во время вращение и разрыв анимации.
Quarternions and slerp (сферическая линейная интерполяция) использует 4 измерения (включая воображаемое числовое пространство) для плавного вращения и за один шаг. Почти все игры и компьютерные анимации используют эту математику для выполнения вращений, и поэтому некоторые из лучших руководств по ее использованию преподаются на курсах компьютерной анимации.
Так что, прибегая к помощи «Quarternion Computer Animation», вы получаете лучшие статьи и слайд-шоу. Я бы начал там.
Вот довольно хороший, который, кажется, не пропускает ни одного шага. Краткий обзор использования матричной нотации для выполнения преобразований важен, и он охватывает это: http://www.keremcaliskan.com/a-tutorial-on-computer-animation-ii-2/