高い解像感と優れた高感度性能の両立を目指し、綿密なシミュレーションを重ねて高度なバランスを実現した、ニコンFXフォーマットCMOSセンサー（36.0×23.9 mm）、有効画素数16.2メガピクセルという仕様。ゆとりのある画素ピッチ（7.3μm）と高い開口率が得られる設計で、個々の画素が常に光を最大限に集めて豊富な情報を取り込みます。さらに、撮像素子内での14ビットA/D変換処理や最適化した低ノイズ回路設計によってなめらかな階調表現を可能にしており、高感度時にも鮮明な画像を提供。素晴らしい立体感、細かなディテール描写と同時に、書籍やウェブ掲載のためのトリミング作業の自由度さえも広げる、高い解像感を実現しています。

ハイスペックなデジタル一眼レフカメラに最適化した、新画像処理エンジンEXPEED 3。複数のタスクを高速処理するこのエンジンが、忠実で鮮やかな色彩や自然な立体感を平然と再現し、極めて広いダイナミックレンジで、漆黒から純白まで、より繊細でニュアンスに富んだ階調を表現します。強い光の下でも、細かなディテールを描写しながらなめらかなグラデーションを表現。暗いシーンの高感度撮影では、高度なノイズ低減処理で、鮮鋭感を保持しつつ効果的にノイズを抑えます。さらに、膨大なデータを高速処理する16ビット画像処理が、カメラが生成したままのJPEG画像でさえ、雑誌や新聞、ウェブ掲載用に直ちに使えるほどの高い完成度を実現。フルHD動画撮影時にも、モアレや偽色・ジャギーを効果的に抑え、動画用に設計したノイズ低減処理で、低輝度下でも鮮明さとシャープな輪郭を保ちます。

D4の常用感度はISO 100-12800。D3Sよりも低感度側に拡げた1段分のゆとりが、明るい日差しの下で遅いシャッタースピードで撮影したいという要求にも、的確に応えます。またISO 12800においても、文字通り「常用」に耐えうる画像品質を確保しています。さらに、ISO 50相当までの減感とISO 204800相当までの増感を可能にすることで格段に幅を拡げた撮像感度域が、静止画でも動画※でも、人の目がディテールを捉えることさえ難しいほど暗い場所を含む多様な明るさに対応。高いクオリティーをともなった広範な撮像感度域が、被写体へのより大胆なアプローチを可能にします。
※Dムービーの撮像感度はISO 200-12800、ISO 204800相当までの増感が可能。

D4の高速性能と敏捷性は、AF、AE、AWB、その他の制御と緊密に連携しています。たとえば、AF、AEの機能をフルに活かして、FXフォーマットで約10コマ/秒(※2)の高速連続撮影が可能。コマ間のごく短い時間で、AFセンサーおよび91KピクセルRGBセンサーからの膨大なシーン情報を活用し、常時、最適なAF、AE制御を実行します。FXフォーマットで約11コマ/秒(※2)(※3)の高速連続撮影も可能です。さらに、大容量のバッファーメモリーを搭載しており、E.XPEED 3の高速処理、高速メモリーカードへの対応とあいまって、次世代高速メモリーカード・XQDメモリーカード使用時には、RAW撮影においても最大約100コマ※1、JPEG撮影時には最大200コマ(※4)の高速連続撮影が可能。高い連続撮影速度を長時間維持することで、決定的瞬間の撮影をより容易にします。
(※1)　画質モード：圧縮RAW / 12ビット記録。ニコン測定条件による。
(※2)　CIPAガイドライン準拠。AFモードがAF-C、露出モードがSまたはM、1/250秒以上の高速シャッタースピードで、その他が初期設定のときの値。
(※3)　被写体の状況等によってAF、AEが厳密に追従できないことがあります。
(※4)　画質モード：JPEG FINE、画像サイズ：M

D4は、ワークフロー全体のさらなる高速化を実現しています。起動時間は約0.12秒(※1)、レリーズタイムラグは約0.042秒(※1)を達成。EXPEED 3 が16.2メガピクセルの画像を高速処理し、連続撮影は約10コマ/秒または約11コマ/秒で可能。新たに設計した精密なシーケンス制御機構も、より正確な高速撮影をサポートします。また、高速読み出し書き込みが可能なCFカードUDMA7、業界最速(※2)の転送速度125 MB/秒(※3)を誇る次世代メモリーカード・XQDメモリーカードに対応することで、メモリーカードへの書き込み速度も向上。CFカードとXQDメモリーカード各１枚を同時にセットし、スムーズなデータのハンドリングを実現するダブルスロットを搭載しています。さらに、USB3.0に対応したXQDカードリーダーを使用すると、撮影画像のPCへの高速転送が可能となり、プロフェッショナルのワークフローを大幅に短縮します(※4)。データ通信システムは有線LAN、無線LANいずれにも対応しており、より簡単に、より高速なデータ転送が可能です。
(※1)　CIPA規格準拠。
(※2)　ソニー調べ。2012年1月6日現在、小型メモリーカードにおいて。
(※3)　ソニーXQDメモリーカードHシリーズ。ソニー測定条件による。転送速度は測定条件によって異なります。
(※4)　ソニー MRW-E80。ソニー測定条件による。

ニコンの新世代アドバンストシーン認識システムは、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を実現します。システムの要は新開発の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、光学ファインダーを使った撮影でも人物の顔認識を実現しています。厳密に分析し、正確に認識したデータを応用することでさらに高めた制御精度。アドバンストシーン認識システムは、自らの感覚を大切にするプロフェッショナルフォトグラファーが積極的に活用したくなる、信頼の自動制御機能を実現しています。

新アルゴリズムの採用で、AFの初動をさらに高速化。決定的な瞬間をこれまで以上に確実に捕捉でき、特にスポーツシーンの撮影で威力を発揮します。またD4では、シャッターボタン半押し中はAFサーボが常時作動する「AF-C」のシャッターレリーズ時の動作を設定できる、カスタムメニューの［AF-Cモード時の優先］に、［フォーカス / レリーズ］を追加。低コントラスト、低輝度の被写体の連続撮影で、1コマ目はピント合わせを優先し、2コマ目以降は連続撮影速度を優先するこの設定でも、1コマ目の素早いピント合わせで高速連続撮影をサポートします。

より高精度なAFを実現するため、中央部15点のフォーカスポイントには水平・垂直両方向の位相差を検出するクロスセンサーを採用。f/5.6に対応しており、すべてのAF NIKKORレンズで、すべてのクロスセンサーがその性能をフルに発揮します。さらに、中央部5点＋中段左右各3点のフォーカスポイントはf/8に対応。スポーツ撮影などでよく使用される超望遠のNIKKORレンズとテレコンバーター（2×）の組み合わせで、合成F値が8になる場合でも、これまで以上に高精度なピント合わせができます。スポーツや野生動物をはじめとする、離れた被写体の撮影などで威力を発揮します。

シャッターボタン脇に配置した専用の動画撮影ボタンで、静止画撮影と同様の感覚でスムーズに開始、停止ができる動画撮影。1920×1080のフルHDに対応しており、映像圧縮にはH.264/MPEG-4 AVC 方式を採用。動画撮影時間は最長で29分59秒。最新の画像処理アルゴリズムにより、シャープかつジャギーやモアレを抑えたなめらかな映像を提供します。また、動画記録に最適化した高感度ノイズ低減により、暗いシーンでも効果的にノイズを抑えます。撮像感度はISO 200から、高感度側は静止画撮影時と同様にISO 12800を実現。ISO 204800相当までの増感にも対応しています。また、作画意図に応じて選べる3つの撮像範囲を用意。1台のカメラで3つの撮像範囲を使い分けることで、DXレンズを含むNIKKORレンズラインナップと連携して、手軽に、より自由な映像表現が可能です。

D4はステレオ録音ができる外部マイク入力端子を搭載。別売のステレオマイクロホン ME-1を接続すれば、メカニカルノイズを低減したクリアーな音声を録音できます。ヘッドホン出力端子も装備しており、ステレオヘッドホンで音声の確認が可能。さらに、音声レベルインジケーターにより、動画ライブビュー中に音量を視覚的に確認しながらマイク感度を設定することもできます。マイク感度は、20段階で細かく設定できます。

D4は、縦位置、横位置撮影でのより直観的な操作性を追求し、それぞれにメインコマンドダイヤル、サブコマンドダイヤル、AF作動ボタン、マルチセレクターを装備。それぞれの位置関係も考慮し、縦横同等の操作感を実現しています。縦位置撮影時に親指が位置する部分には、縦位置撮影専用の手触りのよいラバーグリップを新設。グリップ部分を拡大してホールド感を高めています。露出補正などのよく使う機能を割り当てられる、縦位置撮影専用のファンクションボタンも新設。縦位置撮影を頻繁に行うプロフェッショナルの快適な撮影をサポートします。高感度特性を利用する暗い撮影現場での視認性を向上させる、ボタンイルミネーションも採用しています。

ボディーには、軽量かつ堅牢なマグネシウム合金を採用。過酷な使用に耐える剛性と耐久性を実現しています。さらに、随所にO-リングやパッキン等を使い分けた効果的なシーリングを施し、比類のない高い防塵・防滴性能を確保。また、シャッターユニットは、カメラに実装した状態での40万回におよぶレリーズテストをクリアーする高い耐久性を実現しています。しかも、D4は、D3Sと同等の耐久性を保ちながら、さらなる軽量化を達成しています。

ファインダーはFXフォーマットで約100％の視野率を確保。倍率は約0.7倍(※)。プロフェッショナルのニーズに応える、明るくて見やすいファインダー像を提供します。ファインダースクリーンにはB型クリアマットスクリーン�[を採用しており、AFでもマニュアルフォーカスでもピントを自然な見えで確認可能。構図用の格子線も表示できます。 (※)　50mm f/1.4 レンズ使用、∞、-1.0m-1のとき。

D4は、有線LAN機能を内蔵。加えて、無線での高速転送を実現する新開発のワイヤレストランスミッター WT-5（別売）にも対応しています※。小型化を実現したWT-5は、D4の端子入力部に直接差し込め、操作性も大幅に向上。WT-4の2倍の速度でのデータ転送が可能です。また、D4はカメラ内でのIPTC（国際新聞電気通信評議会）情報の自動付加機能も搭載。カメラでの入力のほか、ニコンホームページからダウンロードしたIPTC プリセット登録用ソフトウェア（IPTC Preset Manager）を使ってIPTCプリセットファイルを作成し、カメラに読み込ませれば、一連の画像データにスピーディーにIPTC情報を書き込むことができ、報道現場等でのワークフローを大幅に効率化します。