Der Sensor besitzt drei unterschiedlich tief ins Silizium eingebettete Schichten mit Photodioden, die jeweils einer der RGB-Farben zugeordnet sind und erfasst alle Farben vertikal und nimmt gleichzeitig Farbton, Wert und Chroma exakt und vollständig mit jedem Pixel auf. Dabei wird kein Tiefpassfilter benötigt, um Störungen zu korrigieren. Die auf den 19,6 Megapixeln der oberen Schicht basierenden Auflösungsinformationen sind äquivalent zu einer 39 Megapixel hohen Auflösung. In puncto Autofokus hat der Fotograf die Wahl zwischen mehreren Modi oder einer manuellen Fokussierung. Beim „9 Felder Auswahlmodus“ kann das gewünschte AF-Messfeld aus neun möglichen Feldern ausgewählt werden. Beim „Frei Beweglich Modus“ kann ein AF-Messeld an die gewünschte Position bewegt werden. Der „Gesichtserkennungs-AF“ priorisiert den Fokus auf das Gesicht des Motivs, der „AF-Bereich-begrenzt-Modus“ grenzt den Autofokusbereich ein und der „Auslösepriorität-AF“ bietet eine schnellere Fokus-Anpassung durch Stoppen des Live-View. Die Wahl des „AF+MF Modus“ ermöglicht nach dem Autofokussieren ein manuelles Fokussieren durch Drehen am Fokusring. Der Empfindlichkeitsbereich reicht von ISO 100 bis ISO 6400. Die wahlweise in High- oder Low-Bildgröße aufgenommenen RAW-Daten (X3F-Datei) können innerhalb der Kamera verarbeitet und als JPEG-Daten gespeichert werden. Auch Belichtungskorrektur, Weißabgleich mit zehn Optionen, Farbeinstellung und Seitenverhältnis können auf dem LCD Monitor überprüft und angepasst werden. Darüber hinaus stehen Filtereffekte sowie vier Farbeinstellungen, wie etwa „Cinema“ oder „Sonnenuntergangs Rot“ zur Auswahl. Der 3 Zoll TFT-Farbmonitor bietet, wie bei der dp1 Quattro eine Auflösung von etwa 920.000 Pixeln. Durch Drücken der QS Taste gelangt der Fotograf schnell in das Quick Set (QS) Menü, das die acht am häufigsten verwendeten Kamerafunktionen, wie ISO und Weißabgleich umfasst. Mit der Multifunktionstaste, dem vorderen Einstellrad und dem hinteren Einstellrad lassen sich Einstellungen verändern. Der Pufferspeicher der Kamera ermöglicht die Aufnahme von bis zu sieben RAW-Bildern pro Sequenz im Serienbild-Modus in höchster Auflösung. Dabei erreicht die dp3 Quattro eine Serienbildgeschwindigkeit von bis zu 3,7 Bildern pro Sekunde. Darüber hinaus können bis zu 4,5 Bilder pro Sekunde und bis zu 12 Bilder pro Sequenz im Serienbild-Modus mit geringer Größe aufgenommen werden. Das 50mm F2,8 Objektiv (Äquivalent einem 75mm Objektiv auf einer 35mm SLR) wurde speziell für den Quattro Sensor optimiert. Zum Einsatz kommen ein SLD-Glaselement (Special Low Dispersion) und eine blankgepresste asphärischen Glaslinse, um optischer Abbildungsfehler zu minimieren. Mit einer Naheinstellgrenze von 22,6 Zentimetern und einem größten Abbildungsmaßstab von 1:3 eignet es sich auch für Makroaufnahmen. Wird der optional erhältliche Vorsatz-Konverter FT-1201 am Objektiv angebracht, vergrößert er die Brennweite des Objektivs um den Faktor 1,2 (60mm / äquivalent 90mm an einer 35mm SLR-Kamera), ohne dabei die F2,8 Lichtstärke zu beeinflussen.
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