Не было необходимости изменять сам исходный код Fancybox, все, что мне было нужно, чтобы заставить эту вещь работать, - это заново собрать массив для правильной подачи галереи через AJAX.
...
var _items = [];
$.getJSON('ajax/gjson.php', {dir: $(this).attr('rel')}, function(response){
$.each(response, function(key, val) {
_items.push({'href' : val.href, 'title' : val.title});
});
$.fancybox(_items, {
'padding' : 0,
'transitionIn' : 'none',
'transitionOut' : 'none',
'type' : 'image',
'changeFade' : 0
});
});
...