По большому счёту, однородные координаты нужны с единственной целью - чтобы при получении экранных координат точки не нужно было различать ортогональную и перспективную проекции. В остальных ситуациях их полная поддержка была бы только лишней тратой ресурсов.
Сразу надо сказать, что матрицей 3*3 вы не обойдётесь. Такие матрицы описывают только поворот, а в перемещениях объекта и камеры в 3D есть ещё сдвиги. Поэтому нужна матрица, по меньшей мере, 3*4 (в конвенции компьютерной графики, когда вектор это строка а не столбец).
В терминах линейной алгебры пользоваться такими матрицами неудобно, поэтому к ним добавляют столбец (0,0,0,1), а к координатам точки - четвёртую координату 1. Де-факто мы при этом получаем проективное пространство, представленное однородными координатами. Но при любых операциях над матрицами и точками у нас последний столбец всегда будет (0,0,0,1), а последняя координата точки - 1.
Если знать это, то можно хорошо сэкономить: для хранения матрицы хватит 12 чисел вместо 16, для перемножения двух матриц - 36 умножений вместо 64, а для умножения матрицы на точку - 9 умножений вместо 16. Надеюсь, что в реальных проектах так и делают.
Но есть одно место, где последний столбец не равен (0,0,0,1), и четвёртая координата точки может отличаться от 1 - это перспективная матрица для вывода на экран (ссылку вам уже дали). Для вывода точки (x,y,z) результат её применения может быть, условно, (x,y,z,1) - тогда имеет место ортогональная проекция, и выведется точка (x,y), а может - (x,y,-1,z) - тогда координаты точки окажутся (x/z,y/z), и проекция будет перспективной. Хватило бы одного бита - как интерпретировать точку, делить ли на z. Но разработчики компьютерной графики решили, что матрица 4*4 и однородные координаты - это более эффективно. Им виднее.
