Die Fujifilm XQ2 ist mit einem 2/3 Zoll X-Trans CMOS II Sensor mit 12 Megapixeln ausgestattet. Dank der Farbfilter-Anordnung des X-Trans CMOS II Sensors kann auf einen Tiefpassfilter verzichtet werden. Das vergütete Fujinon Objektiv verfügt über einen 4-fach optischen Zoom (25-100mm äquivalent zu KB) und eine Lichtstärke von F1.8-4.9. Das Objektiv besteht aus vier asphärischen und drei ED-Linsen, die alle mit der Fujinon HT-EBC Mehrfachvergütung (High Transmission Electron Beam Coating) versehen sind. Geisterbilder und Blendenflecken werden dadurch effektiv verhindert. Das optische Bildstabilisierungssystem (OIS) der XQ2 erkennt Verwacklungen der Kamera und gleicht diese durch eine beweglich gelagerte Linsengruppe aus. Der integrierte „Lens Modulation Optimizer“ optimiert die Bildqualität zusätzlich, indem mögliche Beugungsunschärfen, die beim Abblenden im Strahlengang des Objektivs entstehen, automatisch aus dem Bild heraus gerechnet werden. Der Hybrid-Autofokus wechselt je nach Situation und Motiv automatisch zwischen dem schnellen Phasen- und dem präzisen Kontrast-Autofokus. Der neue Multi AF wählt automatisch bis zu neun Autofokusfelder aus, um eine exakte Fokussierung insbesondere auch bei Gesichtern zu erzielen. Dank des EXR Prozessor II erreicht die XQ2 eine Einschaltzeit von einer Sekunde. Im Zusammenspiel mit der schnellen Signalverarbeitung des X-Trans CMOS II Sensors verkürzt der Prozessor das Aufnahmeintervall auf 0,3 Sekunden und erhöht die Seriengeschwindigkeit auf bis zu 12 Bilder pro Sekunde. Einstellungen wie z.B. Blende, Verschlusszeit oder ISO-Werte können individuell belegt und über einen aus Aluminium gefertigten Steuerring, der sich am Objektiv befindet, verändert werden. Ebenso kann der Steuerring aber auch als manueller Zoomring eingesetzt werden. Das 3 Zoll große LC-Display löst mit 920.000 Bildpunkten auf und bietet einen Betrachtungswinkels von 85 Grad. Zudem ist es mit Hilfe des internen RAW-Konverters möglich, RAW-Aufnahmen ohne zusätzliche Software oder einen Computer in JPEG-Bilder umzuwandeln. Die XQ2 kann mittels der integrierten WiFi-Funktion mit Smartphones oder Tablet PCs verbunden werden. Im Full HD-Video Modus (1920 x 1080) können Videos mit 60/30 Bildern pro Sekunde aufgenommen werden. Zudem stehen fünf Filmsimulationsmodi zur Verfügung.
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