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操作ボタン、レバー類、ダイヤル類を、直感的に操作できるようにレイアウトしています。さらに、縦位置撮影時でも横位置撮影と同様の操作性をめざすなど、撮影に集中できる高い操作性を実現しました。また、グリップ部をはじめ、人間工学に基づきデザインされたホールディング性の高いボディーにより、安定した撮影が可能です。
撮影者の意図や撮影状況に合わせて各種機能をカスタマイズできるカスタムメニュー機能を搭載。44項目にもおよぶ設定項目は機能ごとに分かりやすく区分され、設定した内容は4種類まで記憶できます。 さらに、利用頻度の高いメニュー項目を残すことができる「最近設定した項目」メニューでは、撮影メニューやカスタムメニューで最近設定した項目を8つまで表示することができ、新たに表示項目のロックと全表示項目の消去が可能になりました。また、「階調補正」に、ユーザーカスタムを3種類まで登録※することができます。 ※登録には、別売のソフトウェア「Camera Control Pro」（6月29日発売予定）が必要です。
カメラの各種設定をメモリーカードに保存し、D2XSに読み込ませることができる「カメラ設定の保存と読み込み」機能を搭載。複数のD2XSを同じ状態に設定したり、予め人物、風景など、それぞれに適したカメラ設定をメモリーカードに保存し、撮影目的に応じて1台のD2XSに読み込ませて、カメラ設定を使い分けて使用することもできます。
Li-ionリチャージャブルバッテリーEN-EL4aを新開発。2500mAhの大容量化を実現し、１回の充電で約3,800コマ※の撮影が可能です。バッテリー本体にICを内蔵し、フル充電時に対するバッテリー残量（％表示）、最後の充電からの撮影コマ数、電池劣化度（5段階表示）、キャリブレーションのタイミングを液晶モニターに表示することができます。従来のEN-EL4も使用可能です。
カメラボディーに実装した状態で15万回ものレリーズテストに耐える電子制御フォーカルプレーンシャッターを採用。1/8000秒という高速シャッタースピードでも高い安定性と精度を実現しました。また、1/8000秒から30秒まで、1段、1/2段、1/3段ステップでシャッタースピードを設定でき、バルブ撮影にも対応します。スピードライト撮影時には1/250秒以下のシャッタースピードでシンクロします。
 
「1005分割RGBセンサー」、「CMOSセンサー」、「環境光センサー」の3つのセンサーから得られた光の状態を、独自の測光技術で解析することにより、高精度なオートホワイトバランス（AWB）とオートトーンコントロール（ATC）を実現。オート、マニュアル6種、プリセット、色温度設定の9種類のホワイトバランスモードを搭載しています。
色空間はパソコンでの使用やプリントに適したsRGB、より広い色空間をもつAdobe RGB、JPEG画像を広い色空間で印刷できるsYCC色空間に対応。記録画像のカラーモードは、新たに白黒モードを追加し、4種類から選択できます。
画像処理中に正確な補正データ取得と処理を行う「リアルタイムノイズ除去」に加え、「長秒時ノイズ除去」、「高感度ノイズ除去」を撮影メニュー画面で設定し、組み合わせて使用することができます。
メモリーカード内に記録されている2コマのRAWファイルを使用し、元画像に影響を与えることなくカメラ内で「画像合成」することが可能です。また、2〜10コマの「多重露出」も可能。合成時に自動ゲイン補正を行うことができ、インターバルタイマーとの併用も可能です。
RAW、TIFFまたはJPEGで撮影された画像をカメラ内でトリミング編集できます。画像サイズはトリミング範囲に応じて、640×480ピクセルから2,560×1,920ピクセルまで、最大で5種類のサイズから自動的に決定されます。
GPS変換コード MC-35（別売）を介してD-sub 9ピンのケーブルに対応した市販のGPS機器※1が接続できるインターフェース規格 NMEA 0183（Ver. 2.01）に準拠。撮影時の緯度、経度、標高、UTC（Coordinated Universal Time＝協定世界時）に加え、新たに撮影方位※2を記録できます。
RAWデータのみ、JPEGデータのみ、あるいはRAWデータとJPEGデータの同時記録が可能です。
●SanDisk社製CFカード
●LEXAR MEDIA社製CFカード
●マイクロドライブ
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