有効画素数は世界最高※の36.3メガピクセル。新開発のニコンFXフォーマットCMOSセンサー（35.9×24.0 mm）がNIKKORレンズの性能を引き出し、中判デジタル一眼レフカメラや中判デジタルバックに匹敵するほどの解像感をもたらし、200 dpiでA1サイズ（594×841 mm）までの引き伸ばしや、トリミングすることを前提とした撮影もできます。また、14ビットA/D変換と高いS/N比により、ノイズが少なく、豊かな階調表現を実現。さらに動画についても、36.3メガピクセルがもたらす豊富な情報量を最適に処理し、解像度と鮮鋭感の高いフルHD映像を実現しています。
D800/D800Eの撮像感度はISO 100～6400（ISO 50～25600相当 までの拡張も可能）。優れたノイズ低減処理により、髪の毛や草などのコントラストが低い被写体でも、細かなディテールを保持したままノイズを抑えます。日中はもちろん、夜明け前や日没後の光の少ない状況下でも、静止画、動画を問わず、様々なフィールドでの撮影ができます。
高い解像力と広いISO感度域の両立という困難な命題を達成するため、ニコンは、光学ローパスフィルター、オンチップギャップレスマイクロレンズから撮像素子の内部構造まで、光が透過するあらゆる要素を徹底的に検討。その結果、レンズからの入射光をかつてないほど均一、かつ効率的に撮像素子のフォトダイオードへ届ける独自の方法を確立しました。この限界まで高めた集光効率が、NIKKORレンズの高い光学性能とあいまって、様々な光の状況下で、ノイズが少なく透明感の高い画像を実現します。
一般的にデジタルカメラは、微細なパターンの被写体で発生しやすいモアレや偽色を軽減する、光学ローパスフィルターを撮像素子に組み合わせています。しかし、光学ローパスフィルターは、モアレや偽色を抑制する働きをする一方、解像感を低下させるという特性も持っています。D800では、この2つの特性の最適なバランスを見極め、モアレと偽色を効果的に抑えながら、36.3メガピクセルの解像感を引き出します。また、多層構造の光学ローパスフィルターには各レイヤーに反射防止コートを施し、高い透過率を実現。効率的にフォトダイオードに光を取り込み、よりシャープで透明感の高い画像を提供します。
D800E は、D800の高い基本性能と機動性を一切損なうことなく、より高い解像感を実現するために設計されたモデルです。撮像素子の光学ローパスフィルターは、空間周波数が特定の周波数を超える高周波な情報（被写体が細密になるほど周波数が高くなる）を遮断することで、モアレや偽色を抑制する役割を担っています。しかし、このため相反的に解像感を若干低下させるという特性も持っています。D800Eでは、この光学ローパスフィルターの働きをなくし、NIKKOR レンズからの光をより直接的にフォトダイオードへと導くことで、有効画素数36.3メガピクセルの解像力を最大限に引き出します。これにより、高い鮮鋭感が求められる風景や美術品の撮影に適した、極めて解像度が高く立体感のある画像を提供します。なお、D800E のその他の機能、性能はD800と同一です。
D800Eでは、石畳の表面の凹凸や枯れ枝の質感をD800よりさらに高精細に再現。立体感のあるシャープな描写が可能。
D800Eでは、帯や布地など、被写体に規則正しい細かな模様があると、モアレや偽色が目立つ場合がある。このような場合はピントの位置を変えたり、撮影距離を変えるなどの工夫が必要。
ローパスフィルターを4種類の周波数で振動させ、付着したゴミやホコリをふるい落とす「イメージセンサークリーニング機能」。画像へのゴミやほこりの写り込みを防ぎます。
ニコンでは、このほかにも、組み立て時にカメラを十分に作動させメカダストの発生を抑えたり、別売のソフトウェアや、クリーニングキットでゴミ、ほこりの除去や軽減を可能にしたりなど、複合的なダストイメージ対策を行っています。
有効画素数36.3メガピクセルのデータを高速で処理するため、画像処理エンジンには、デジタル一眼レフカメラに最適化したEXPEED 3を採用。画質重視で設計したEXPEED 3は、特に色再現性、階調処理、高感度画質に優れており、色回りを抑え、人物の肌色をより忠実に再現します。しかも、画像処理からカードへの記録、画像再生、転送にいたるまでの膨大な量のデータ処理を高速で実行。これにより高感度ノイズ低減やアクティブD-ライティング使用時でも、通常の連続撮影と同じ速さで撮影できます。さらに、1920×1080/30pのフルHD動画にも対応。動画においても、ノイズの少ない豊かな階調表現が可能です。
D800/D800Eは、撮像素子内での14ビットA/D変換によって得られたデジタル信号を画像処理エンジンで16ビット処理することで、豊かな階調表現を実現。再現の難しいハイライト部分のグラデーションも滑らかに描写します。
ニコンの倍率色収差軽減は、単に収差が出ている部分の色を消す他の方式とは異なり、各色の結像率の相違そのものを補正。このため、どのNIKKORレンズを使っても画像のすみずみまで高い画質を保ちながら、画面全域にわたって結像の乱れを効果的に軽減できます。
D800/D800Eは、D4 同様アドバンストシーン認識システムを採用しています。システムの要は91Kピクセル（約91,000ピクセル）RGBセンサー。約91,000ピクセルの画素を駆使して撮影シーンを精査し、かつてないレベルの詳細なデータを基に、撮影シーンの色や輝度を厳密に分析し認識します。このシステムはまた、「光学ファインダー撮影時の顔認識」※を実現。厳密に分析し、正確に認識したデータを応用することで、より高精度なオートフォーカス、自動露出、i-TTL 調光、アクティブD-ライティング、オートホワイトバランスなどを実現します。
被写体の色や明るさの情報を使ってピントを合わせる「3D-トラッキング」と「オートエリアAF」。この2つのAFエリアモードは、91KピクセルRGBセンサーの高い解像度により得られる、より正確な情報や被写体認識の向上によって飛躍的に進化しています。「3D-トラッキング」は、91KピクセルRGBセンサーの高い解像度とそれに最適化したアルゴリズムにより、かつてない被写体追尾性能を発揮。より詳細なパターンを認識し、高い精度で安定して被写体を追尾します。「オートエリアAF」は、従来の肌の色を認識する被写体判別とは異なり、顔を認識し、高精度に人物の顔へピントを合わせます。スナップ撮影に非常に有効です。
アドバンストシーン認識システムの採用で、3D-RGBマルチパターン測光IIIへとさらなる進化を遂げた、ニコンが誇る高精度な測光システム。91KピクセルRGBセンサーによる「光学ファインダー撮影時の顔認識」や「ハイライト解析」などの詳細なシーン分析情報を利用することで、精度が一段と向上しています。特に、「光学ファインダー撮影時の顔認識」では、画面内に人物の顔を認識すると、カメラがこれを主要な被写体と判断し、顔領域の大きさや明るさを考慮して、背景と人物のバランスがとれた露出制御を実現します。顔が暗くかげりがちな逆光時や、部分的に白とびしがちな順光時でも、人物の表情を自然な明るさで捉えます。
プロフェッショナルフォトグラファーの間でも定評のある、高精度なニコンのフラッシュ調光。91KピクセルRGBセンサーによる顔認識とハイライト解析によって、内蔵フラッシュや別売のニコンスピードライトを装着した撮影でも、顔の輝度も考慮して撮影シーンに合わせた発光量制御を行い、より精度の高いi-TTL-BL調光を行います。また、白とび黒つぶれの両方を抑えるアクティブD-ライティングにおいても、顔の明るさを考慮した露出制御を行うことで、被写体に人物がいる場合にも、より見た目に近い明るさで再現します。
D800/D800Eのオートホワイトバランスは、自然光でも人工光でも的確に光源を判別し、様々な光の状況下で驚異的な正確さを発揮。91KピクセルRGBセンサーと撮像素子を併せて活用するニコン独自のテクノロジーによって、白を忠実に白く再現します。また、電球色の光源下で撮影した際に暖かみのある画像に仕上げる制御［AUTO2:電球色を残す］も選択できます。
D800/D800Eのアドバンストシーン認識システムは、静止画撮影にだけでなく、動画撮影時の各種制御にも貢献しています。撮像素子の高解像度を活かして光源情報や人物の顔を詳細に判別し、動画撮影時も的確にAWB・露出制御を行うほか、被写体追尾によってターゲット追尾AFの精度を高めています。また、フリッカー現象も自動で検出し、フリッカーが目立ちにくくなるように露出を制御します。
静止画も動画も、好みの画作りに調整できるピクチャーコントロールシステムを搭載しています。D800/D800Eではボディー背面にピクチャーコントロールボタン（プロテクトボタン・ヘルプボタンと兼用）を設置。メニュー画面に切り換えなくても、ダイレクトにピクチャーコントロールの設定ができます。ライブビュー撮影時には、液晶モニター画面上で効果を確認しながらの設定、調整も可能です。ピクチャーコントロールは、「スタンダード」「ニュートラル」「ビビッド」「モノクローム」「ポートレート」「風景」の6種類の中から選べます。
