佳能6D采用了采用全新的135全画幅CMOS传感器，有效像素2020万像素，传感器尺寸为35.8×23.9mm，支持63分区iFCL双测光感应器。而佳能5D Mark II相机画幅是全画幅相机，配备了2110万有效像素的全画幅CMOS图像感应器，ISO感光度标准设置范围达到ISO 100至ISO 6400，并可以扩展到最低ISO 50和最高ISO 25600。
佳能6D采用了一块3.0英寸104万像素的可旋转式II型TFT液晶屏，水平方向可展开的最大角度约175°，竖直方向的向下最大旋转角度为约90°，向上最大旋转角度为约180°，屏幕分辨率为720×480像素。佳能6D机身采用镁合金材质，机身顶部含有玻璃纤维的聚碳酸酯材料，支持防水防尘功能，并未缩水。机身尺寸为144.5mm×110.5mm×71.2mm，重量为755克。而佳能5D Mark II使用最新的3.0英寸92万像素低温多晶硅TFT液晶监视，视野率100%，拥有7级亮度调节，以及3种倾向的自动亮度调节(偏暗、中性、偏亮)。佳能5D Mark II的机身使用了镁合金材料，轻巧而坚固，并具有出色的电磁屏蔽性能。机身尺寸为152×113.5×75mm，重量为810g。
佳能6D搭载了DIGIC 5+数字影像处理器，实现了最高约4.5张/秒的高速连拍，还拥有11点自动对焦系统，包含一个F2.8精度的十字型对焦点，在严苛环境下也能进行精确的自动对焦。ISO感光度默认范围是ISO100-ISO25600，它的扩展设定范围是ISO50-102400。而佳能5D Mark II拥有新一代DIGIC 4数字影像处理器。最新DIGIC 4数字影像处理器，保持了高画质和高速图像处理的优势，不仅能精准地还原色彩，而且通过超强性能强化了相机的功能。
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