Solución 1:
Use AVFS para acceder al contenido del archivo tar como si fuera un directorio. AVFS es un sistema de archivos virtual basado en FUSE. Apunte su constructor ISO favorito al directorio dentro del archivo tar.
mountavfs
cd ~/.avfs/path/to/archive.tar\#
genisoimage -o /path/to/iso .
Solución 2:
Si sus objetivos principales son acelerar el proceso y evitar la actividad innecesaria del disco por motivos de rendimiento, y tiene suficiente RAM de sobra en relación con el tamaño de su tarball, puede extraer el .tar a la RAM usando tmpfs. Es muy probable que esta opción sea la más rápida disponible, a menos que pueda hacer que el enfoque de canalización de @bulleric funcione y estás leyendo de un disco y escribiendo en otro.