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一台数码单反相机在成像系统的核心元件，主要包含了图像传感器以及影像处理器。而尼康在D5300的这类元件上的配置很高，可以说达到了DX级别的机身的最高设计水准。
尼康D5300所采用的CMOS图像传感器
二者结合在一起的工作原理图
目前，尼康D7100及刚刚发布的宾得K-3都使用的是2416万像素左右的CMOS图像传感器，而且此传感器为无低通设计，拍摄时的分辨率会很高。不过，虽然尼康这次在D5300上貌似使用了同样规格的产品，但目前尚不了解它们是否完全一样。
尼康EXPEED 4影像处理器
最新锐的EXPEED 4影像处理器，本次被应用到了尼康D5300上，这应该是数码单反类产品首次加入此最新型号的图像传感器。从某些方面来看，尼康认为这款图像传感器除了加强数据处理能力之外，在高感画面的去噪性能上也有较大提升。而且对于在自动白平衡、色彩还原及色调处理等等方面，也有改善。
尼康官网对该处理器性能的描述图
以上的设计优势，特别是高感拍摄性能的加强，应该是广大用户所最希望看到的。尼康在D5300的自动ISO拍摄范围上进行了调整，具体提供从ISO 100 到ISO 12800的宽广的标准感光度范围，且还可扩展到相当于ISO 25600 (Hi 1)，在整体的范围上略有扩大。
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