四元数旋转的核心公式是 $ v' = q \otimes v \otimes q^{-1} $，其中 $ v $ 是实部为0的纯四元数，$ q $ 为单位四元数，且 $ q^{-1} = q^* $；若 $ q $ 未归一化，结果含缩放而非纯旋转。
四元数旋转的核心公式是什么
直接用 q * v * q⁻¹，其中 v 是纯四元数（即实部为 0、虚部为向量坐标），q 是单位四元数。这不是近似或简化——它是严格等价于旋转矩阵的数学表示，前提是 q 归一化。没归一化？结果会缩放向量，不是纯旋转。
常见错误是把向量直接当四元数乘：q * v（漏掉右乘逆），或者误用 q⁻¹ = conjugate(q) 却忘了单位四元数下共轭等于逆——这点必须确认：若 q 非单位，q⁻¹ 要显式除以模长平方。
如何从欧拉角/轴角构造单位四元数
轴角最直观：给定单位轴 axis 和角度 theta（弧度），直接套公式：q = cos(theta/2) + sin(theta/2)*axis.x*i + sin(theta/2)*axis.y*j + sin(theta/2)*axis.z*k。C++ 中推荐用 std::sin/std::cos，别手写泰勒展开。
欧拉角（如 yaw-pitch-roll）容易出错，因为顺序敏感且存在万向节锁。建议只在输入明确是 ZYX 顺序时用标准转换，否则优先走轴角或直接用旋转矩阵转四元数（glm::quat_cast 或手动解）。
务必检查构造后是否单位化：std::abs(q.w*q.w + q.x*q.x + q.y*q.y + q.z*q.z - 1.0) 。浮点误差累积后不归一，旋转会漂移。
实际代码中怎么安全地旋转一个 glm::vec3
用 GLM 库最省事，但得理解它封装了什么。GLM 的 glm::rotate 是作用于矩阵的，而四元数旋转向量应调用 glm::rotate 的四元数重载版本：
glm::vec3 v = {1.0f, 0.0f, 0.0f};
glm::quat q = glm::angleAxis(glm::radians(90.0f), glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f)); // 绕 Y 轴转 90°
glm::vec3 rotated = glm::rotate(q, v); // 内部自动做 q*v*q⁻¹
注意三点：
-
glm::angleAxis输入角度是弧度，不是度 -
glm::rotate(q, v)要求q是单位四元数；GLM 不自动归一，得自己调glm::normalize(q) - 如果不用 GLM，手写乘法时虚部顺序必须一致（i/j/k 对应 x/y/z），否则旋转方向反了
为什么旋转后向量长度变了
几乎全是归一化问题。四元数非单位 → q⁻¹ ≠ conjugate(q) → 缩放残留。调试时先打日志：std::cout 。
另一个隐蔽坑：用 glm::quat 构造函数传四个 float 时，参数顺序是 (w,x,y,z)，但有些教程或自定义类用 (x,y,z,w)。混用会导致 q 实部错位，旋转完全失真。
还有就是 C++ 浮点精度：多次累乘未归一的四元数（比如动画插值中间态），误差会指数级放大。每帧更新后建议强制 q = glm::normalize(q)，别依赖“应该很接近 1”。
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