“表演捕捉”与普遍运用的“动作捕捉”(MotionCapture)技术非常相似，其区别在于前者能够完全捕捉演员的肢体动作甚至于面部表情，将真人演出影像与电脑动画结合，令动画人物的造型与表情更像真人，使影片更富于立体效果及色彩层次，演员亦可以自由套进不同角色中，与不同身份的角色结合。

很多电影都采用了“表演捕捉”技术，如罗伯特-泽米吉斯(Robert Zemeckis)执导的《贝奥武夫》(Beowulf)等。为此卡梅隆开发了一种虚拟摄像机，可以使自己直接看到计算机即时生成的角色并指导演员如何表演。

协同工作摄像机(Simulcam)

这种摄像机可以跟随或者监视用“表演捕捉”技术创造的虚拟角色并即时将其合成到一个现场表演环境中。此外，它还能够让制作人直观地看到现场表演镜头中的虚拟背景是什么样子。大导演史蒂文-斯皮尔伯格(StevenSpielberg)在拍摄《人工智能》(A.I.)时就采用类似的技术。但这种技术只能展示建筑的线框图，因而很容易出现差错。而据卡梅隆自己介绍，这项新技术渲染出来的事物更具直观、可视性，或许与视频游戏有些相似。

面部捕捉头戴设备

面部捕捉头戴设备(Facial Capture Head Rig)

进行“表演捕捉”的演员头上戴着一个摄像装置，它能够为演员的面部表情拍摄数字镜头。这可以使电脑生成的角色能拥有100%的面部活动，而上文提到的即时表演捕捉中也具有这项功能。

面部表演捕捉还原系统

面部表演捕捉还原系统(Facial Performance Replacement)：

在传统的电影制作中，当电影制作者需要更清晰地采集演员的对白，或者用新对白替代原有对白时，他们都会使用对白补录配音(ADR，或者额外对话采集系统(additional DialogueReplacement))。但在一部传统电影中，这种工作确实很令人伤脑筋。角色嘴型总是与对白匹配不上，有时如果想用一段新的对白代替的话，电影制作者这时通常只能将选取远景或是拍摄角色后脑。这样观众在屏幕上就看不到演员的嘴唇了。《阿凡达》有60%的镜头都采用“表演捕捉”技术，因此卡梅隆设计出了一种新的方法能够在一个现成的表演中嵌入新的面部扫描或者对白捕捉，并称之为对话自动采集还原系统(Automated DialogueReplacement)。

卡梅隆在操作3D虚拟影像撷取摄影系统

3D虚拟影像撷取摄影系统(Fusion 3-D Camera System)：

3D虚拟影像撷取摄影系统是由詹姆斯-卡梅隆和文斯-佩斯(VincePace)共同开发出来的。这种系统使用两台索尼HDCF950HD摄像机来创造出具有立体实感的环境。卡梅隆2003年第一次将这种系统运用到IMAX电影《深渊幽灵》(Ghosts of theAbyss)中。随后罗伯特-罗德里格兹(Robert Rodriguez)在《非常小特务3D》(Spy Kids3D)和《立体小奇兵》(TheAdventures of Sharkboy andLavagirl)中都使用了这项技术。此外最近绝大部分3D电影也都是采用这种方法拍摄的，如《米莉演唱会纪实》(Hannah Montanaand Miley Cyrus: Best of Both Worlds Concert and Journey to the Centerof the Earth)。不知道导演卡梅隆在过去五年中对这套系统进行过何种改良。