在迄今為止世界電影史上，還沒有哪部電影的製作投資能與《阿凡達》相媲美，其最終的預算成本超過3億美金，其中3D技術的應用耗費了影片製作預算的一半以上。在我們所觀賞的全部電影內容中有60%是透過電腦動畫製作生成的畫面，導演詹姆斯·卡梅隆採用了全新3D Fusion Camera系統來拍攝影片所需的立體畫面，為了攝取極佳的3D效果，平均耗費4萬個人工小時在每幀畫面當中。
與以往的電影相比，《阿凡達》的畫面拍攝採用了卡梅隆數字領域公司的團隊自主研發的3D攝影系統，這套3D攝影系統的關鍵組成部分就是兩臺索尼HDCF950HD攝像機，兩臺攝像機在拍攝現場就相當於人類的眼睛，為電影的取材攝取不同視角的畫面。與觀看3D電影的專用眼鏡原理相同，每臺攝像機鏡頭前都配有不同型別的偏光過濾鏡片，畫面攝取的景象透過鏡頭前的傳輸轉換移除影象偏光反射的不同部分，這樣拍攝的畫面轉換成觀看的影象時就對人體的大腦“撒了謊”，造成了一種視差錯覺，產生3D的立體效果。透過使用這項3D攝影系統而拍攝出來的《阿凡達》與其他電影相比不但將更具動感的立體視效呈現在觀眾面前，而且觀眾在觀賞電影的同時不會再因為畫面快幀遞進與深層的抖動而產生頭暈的現象，這套3D攝影系統的運用使3D電影可以透過攝像機直接拍攝出來變成現實。
為了《阿凡達》拍攝的需要，卡梅隆還專門開發出了虛擬攝影系統，也就是後來我們在觀影時欣賞到的大氣恢弘的電影場景的製作系統。其實系統的本身就是一塊沒有任何擺設的空地，導演透過虛擬攝影機傳輸出來的畫面鏡頭對場景內演員的表演進行指揮。演員雖然只是在沒有擺設的空地進行表演，但透過虛擬攝影機的成像演員就如同在一個充滿CG物體的虛擬空間中進行表演，而導演透過這個虛擬系統的畫面進行拍攝與真實世界的電影拍攝如出一轍，導演可以根據影片的需求從任意角度進行拍攝，指揮排程場景內CG物體的表演活動，在虛擬拍攝過程中，真人表演同虛擬場景結合後產生的視覺效果將第一時間呈現在導演的面前。
在電影《阿凡達》的拍攝過程中，導演卡梅隆還採用了面部捕捉頭戴裝置和麵部表演捕捉還原系統。影片中的納威人是透過電腦動畫加工而成的，佔有影片拍攝鏡頭的60%，在拍攝這類鏡頭時，演員們戴著微縮高畫質攝影的帽子，身著表演捕捉服。攝影機與相關裝置進行同步連線攝取演員的細微眼球活動以及面部表情，演員95%的面部資料透過該系統傳輸至影片資料庫，進而豐富CG虛擬角色的肢體表演，整個拍攝過程中攝像機與演員的面部距離只有10釐米左右。這樣精確細緻的面部表情捕捉使得觀眾在欣賞電影震撼的3D效果同時，對於影片人物的每一個細節和每一個細微變化都做到渾然一體，讓觀眾在感官上真真正正地體會出這些虛擬人物的真實性。
影片《阿凡達》給予3D電影技術
發展的最大突破在於表情捕捉系統的建立，創新制出了3D電影的Perfcap-Performance Capture Workflow 表演捕捉流程，這項技術的革新具有歷史性意義。《阿凡達》在拍攝取材過程中採用了一種很小的廣角攝影鏡頭並固定在演員表演時所佩戴的表情捕捉帽上，這樣鏡頭就固定在了演員面部的正前方，鏡頭與演員臉部的追蹤點相配合捕捉演員臉部的肌肉運動資料，使計算機記錄下演員的表演。透過這種小的廣角攝像頭記錄下的演員表演資料與計算機內繫結好的相應的模型進行匹配，實現表情與身體真正的雙重捕捉，將演員的表演真正完全地轉化到動畫角色的表演當中，實現了巨大突破。 傳統的數字特效電影在製作拍攝過程中導演無法在第一時間得到摳像後合成的視覺效果，導演詹姆斯·卡梅隆和他的研發團隊透過三項技術革新解決了這一難題。首先，卡梅隆建立了“能量”捕捉攝影棚（The Volume），它的大小相當於普通常規表演攝影棚的6倍，演員整個表演的完整細節都被位於棚頂的感測器採集收錄；其次，卡梅隆建立了虛擬攝影棚（VirtualProduction Studio），演員的表演透過虛擬攝影棚與場景中的 CG 物體進行轉換互動，導演透過虛擬攝影棚可以隨意處理相關 CG 物體的運動並根據影片剪裁需求進行任意角度的拍攝以獲取影片景象，演員在進行表演的同時，導演可以透過虛擬攝影棚同步獲得自己想要表達的效果；第三，卡梅隆建立了協調虛擬攝影機（Simulcam），這項技術是整個虛擬攝影棚的核心所在，導演能夠在第一時間透過拍攝現場的監視器看到拍攝所需的數字場景與演員間的組合畫面，導演在影片的虛擬數字場景的背景下直接指導演員的表演，以達到影片畫面最佳的效果。與傳統的數字特點電影相比，這項技術的根本突破在於實時性，導演可以透過監視器直觀看到演員與場景的結合畫面，而不用通過後期合成製作進行修正，這樣不但增大了導演在電影拍攝過程中的發揮空間，也極大提高了影片在製作完成後的播放效果，更加具有觀賞性。
人們觀看3D電影過程就像是一種奇妙的體驗，影片《阿凡達》給廣大影迷帶來了一種難以言表的視覺享受，畫面場景中射出的子彈彷彿在現實中與你擦肩而過。
