Quaternioneninterpolation

Anhand des Slerp-Algorithmus und des Vergleichs mit Interpolationen im EUKLIDischen Raum soll gezeigt werden, wie man von Interpolationsformeln im zu Interpolationsformeln auf der Sphäre bzw. in den Einheitsquaternionen kommt. Die Interpolation zwischen q0 und q1 mit ( ist der Winkel zwischen q0 und q1 im bzw. auf der dreidimensionalen Einheitssphäre S3) ergibt sich gemäß Slerp:

(4.210)
  Lineare Interpolation Quaternioneninterpolation
Einselement x=0 qEins = (1,0,0,0) = 1
Addition x1+x2 q1q2
Subtraktion x1-x0 q0-1q1
Multiplikation mit Zahl tx
Iteration x(t)=x0+t(x1-x0)

Dabei kann man den Logarithmus für Einheitsquaternionen gemäß der Definition des Logarithmus wie folgt wählen:
(4.211)

Um die Äquivalenz beider Ausdrücke für die Slerp-Interpolation zu zeigen, wird zunächst berechnet. Wegen ist der Skalarteil

(4.212)

Wegen und wird zunächst von 1 nach Q interpoliert, um die Interpolation von q0 nach q1 durch Multiplikation mit q0 zu erhalten.

Q(t) =  
  =  
  = (4.213)


Hieraus folgt
(4.214)