高清机芯主要由镜头、图像传感器(CCD或者CMOS器件)、ARM/DSP等组成。镜头聚集被摄物体反射的光线至图像传感器上，再由图像传感器经过光电转换成数字视频信号输出给芯片，芯片进行一系列数字图像信号处理(ISP)和数据压缩之后，通过网络传输给后端解码显示设备，进而实现视频预览、录像、回放等功能。通过机芯和球机云台的对接，还能够实现云台的各种控制，比如上下左右转动，变焦，聚焦，预制点，巡航等等更多更丰富的功能。
高清摄像机机芯包含的核心功能模块有图像采集，图像处理，视频编解码等等。实现图像采集功能的图像传感器主要有低照度，宽动态，BSI等技术；图像处理(ISP)技术包括3A(自动曝光，自动白平衡，自动聚焦)，边缘增强，3D降噪，图像的缩放、翻转、亮度、色度、饱和度、对比度调节，还有数字宽动态，数字放大，电子防抖等等；图像编解码技术主要有MPEG4，H.264，MJPEG，多码流处理等等。
我们知道高清机芯与数码相机和DV的开发技术有很大的共同点，随着数码相机和DV应用的普及，上面这些技术也已经非常成熟。同时安防行业有一些自己的特点，比如不可能在光线暗的时候不停地打闪光灯，大量的录像也不能直接保存在摄像机上，大量的摄像机被分布在不同场景的各个角落而不是被用户拿在手中等等。这就要求高清机芯的图像传感器在低照度，宽动态上有更好的表现，由于高清机芯上CMOS逐渐占据主流，CMOS在低照度、宽动态、BSI等方面还有很大的改善空间。这里不得不提的是Aptina有针对安防应用推出低照度的图像传感器，OV也有尝试将在数码相机上的BSI 技术导入到安防行业中，SONY也在逐步重视CMOS开始加大其研发的比重和力度。我们也可以看出，只要有改善的空间，大家都不会停止脚步，而是尽力克服这些难题去抢占市场的制高点。
高清机芯有几项重要指标是需要关注的，如功耗、低照度、延时、后端配套是否丰富等等。
功耗
不论是模拟机芯还是数字机芯，发热是一个不得不考虑的问题。如果把机芯装到一个密闭的球机里头，再在球机外面装上发热的红外灯板，就会热上加热。电子元器件都有一个工作温度范围，一般是在70℃一下，如果工作温度超过70℃，则可能将电子元器件烧坏。对球机来说通过风扇散热和隔热层散热虽然是必要的，也是有限度的，散热的根本还要看热量从哪里来的，因此在选择百万高清摄像机，一定要测试机芯的发热量，看看功耗发热如何，这一点至关重要。
低照度
在安防行业监控中不可能在光线暗的时候不停地打闪光灯。因此说，百万高清没有低照度特性，应用就极为受限制。遇到光线偏暗时，就黑乎乎一片，像素再高也失去了意义。另外如果低照度不佳，光靠外部增加红外灯的功率来进补光，势必会造成发热量增加，长期在温度过高情况下工作就会严重影响摄像机的使用寿命。
延时
只要是数字摄像机，都有不同程度的延时，同样720P高清画面，有的摄像机延时只有0.11秒，而有的则高达0.4秒、0.7秒，说到这里，我们可能会奇怪，为什么同样的分辨率却有不一样的延时呢?因为数字摄像机需要经过三个过程，编码、传输与解码显示。如果有自己编解码算法开发能力与核心底层技术能力，那么在图像编码，网络传输，图像解码效率方面就能够尽量进行优化处理，是性能达到理想状态，延时尽可能短。延时过大对球机云台进行控制时候就很麻烦，试想在客户端对云台发出了转动或者停止的指令，而图像却还没开始变化或仍然还在变化，用户体验就会非常差。
高清机芯的色彩可以做到比模拟摄像机更加逼真，模拟信号传输过程中，亮色不能*分离，亮度信号掺杂色彩信号，导致画面杂色斑点，而高清机芯就不会。模拟机芯PAL制式下625扫描线，去消隐后575线，目前上限达到540线左右已经是极限了，而数字高清机芯可达800线以上，分辨率高达百万甚至千万像素；高清机芯可以将视频线、音频线、控制线三线合一，采用一根网线代替，传输的是数字信号，传输过程不受电磁干扰，通过光纤收发器传输距离可以延伸到数公里之外，大大地节省了布线成本；高清机芯使用的图像传感器输出的也是数字信号，与之对接的处理芯片可以直接对采集的数据进行编码压缩，不依赖于外部的模数转换和编码压缩芯片，集成度大大提高，成本大大缩减；
模拟高线机芯应用分为两种，一种是使用同轴线进行传输，一种是使用网线进行传输。后者需要增加一块单独的处理芯片来实现模拟转数字信号，并进行视频的编码压缩，涉及到硬件的对接和软件数据传输协议的对接，会大大的增加产品的成本。使用同轴线传输可以继承原来模拟系统的布线，系统组成和设备管理方式保持不变，如果原来的摄像机不是高线数的，就需要更换新的后端录像存储设备；预览的是没有压缩过的视频，所以会非常的清晰，而回放录像因为压缩处理也会有所损耗；采用同轴线传输的是模拟视频信号，不适用于有电磁干扰的环境；传输的距离非常有限，一般不超过100米。
HD-SDI高清机芯和模拟高线的非常的相似，也可以使用原来模拟系统的布线，但是对后端录像存储设备会有更高的要求，如果不进行编码压缩，则对硬盘空间的消耗将会非常惊人，如果要进行编码压缩，对多路高清画面同时编码压缩则对CPU的处理能力也会很高；如果回放的是编码压缩过的录像，则画质也会有明显的损耗；
不论是模拟机芯，还是数字机芯，终呈现在客户面前的是一个能够实现预览画面，调取录像，电视上墙，报警警示等功能的综合监控应用管理平台。对于普通用户而言，平台界面操作简单，集成度高是主要需求。所以高清机芯后端应用是否丰富也是一个很重要的因素。目前高清摄像机各个厂家没有统一的标准，ONVIF实现各种设备的无缝连接还需要一个过程。目前主要还是依靠有实力的工程商和厂家去推进各种设备的对接，对各种异构的系统进行资源整合。这种情况下，高清机芯厂家的一系列在市场上的各种应用得越多，那么对应的能够和高清机芯对接的平台软件也越多，高清机芯是否支持ONVIF协议并持续更新，也决定了这款机芯将来能否和更多的后端设备进行无缝连接。
随着百万高清网络摄像机的发展，摄像机芯片实现更多功能的同时，集成度也越来越高，随之外围器件会越来越少，功耗也会越来越低，高清数字机芯的应用也会越来越多。除了实现传统智能球的功能以外，高清数字机芯本身作为一个数字化的产品，未来将更多集成智能化的功能，比如人数统计、触发区、智能运动检测、摄像机篡改检测等功能。
