高清機芯主要由鏡頭、圖像傳感器(CCD或者CMOS器件)、ARM/DSP等組成。鏡頭聚集被攝物體反射的光線至圖像傳感器上，再由圖像傳感器經過光電轉換成數字視頻信號輸出給芯片，芯片進行一系列數字圖像信號處理(ISP)和數據壓縮之后，通過網絡傳輸給后端解碼顯示設備，進而實現視頻預覽、錄像、回放等功能。通過機芯和球機云臺的對接，還能夠實現云臺的各種控制，比如上下左右轉動，變焦，聚焦，預制點，巡航等等更多更豐富的功能。
高清攝像機機芯包含的核心功能模塊有圖像采集，圖像處理，視頻編解碼等等。實現圖像采集功能的圖像傳感器主要有低照度，寬動態，BSI等技術；圖像處理(ISP)技術包括3A(自動曝光，自動白平衡，自動聚焦)，邊緣增強，3D降噪，圖像的縮放、翻轉、亮度、色度、飽和度、對比度調節，還有數字寬動態，數字放大，電子防抖等等；圖像編解碼技術主要有MPEG4，H.264，MJPEG，多碼流處理等等。
我們知道高清機芯與數碼相機和DV的開發技術有很大的共同點，隨著數碼相機和DV應用的普及，上面這些技術也已經非常成熟。同時安防行業有一些自己的特點，比如不可能在光線暗的時候不停地打閃光燈，大量的錄像也不能直接保存在攝像機上，大量的攝像機被分布在不同場景的各個角落而不是被用戶拿在手中等等。這就要求高清機芯的圖像傳感器在低照度，寬動態上有更好的表現，由于高清機芯上CMOS逐漸占據主流，CMOS在低照度、寬動態、BSI等方面還有很大的改善空間。這里不得不提的是Aptina有針對安防應用推出低照度的圖像傳感器，OV也有嘗試將在數碼相機上的BSI 技術導入到安防行業中，SONY也在逐步重視CMOS開始加大其研發的比重和力度。我們也可以看出，只要有改善的空間，大家都不會停止腳步，而是盡力克服這些難題去搶占市場的制高點。
高清機芯有幾項重要指標是需要關注的，如功耗、低照度、延時、后端配套是否豐富等等。
功耗
不論是模擬機芯還是數字機芯，發熱是一個不得不考慮的問題。如果把機芯裝到一個密閉的球機里頭，再在球機外面裝上發熱的紅外燈板，就會熱上加熱。電子元器件都有一個工作溫度范圍，一般是在70℃一下，如果工作溫度超過70℃，則可能將電子元器件燒壞。對球機來說通過風扇散熱和隔熱層散熱雖然是必要的，也是有限度的，散熱的根本還要看熱量從哪里來的，因此在選擇百萬高清攝像機，一定要測試機芯的發熱量，看看功耗發熱如何，這一點至關重要。
低照度
在安防行業監控中不可能在光線暗的時候不停地打閃光燈。因此說，百萬高清沒有低照度特性，應用就極為受限制。遇到光線偏暗時，就黑乎乎一片，像素再高也失去了意義。另外如果低照度不佳，光靠外部增加紅外燈的功率來進補光，勢必會造成發熱量增加，長期在溫度過高情況下工作就會嚴重影響攝像機的使用壽命。
延時
只要是數字攝像機，都有不同程度的延時，同樣720P高清畫面，有的攝像機延時只有0.11秒，而有的則高達0.4秒、0.7秒，說到這里，我們可能會奇怪，為什么同樣的分辨率卻有不一樣的延時呢?因為數字攝像機需要經過三個過程，編碼、傳輸與解碼顯示。如果有自己編解碼算法開發能力與核心底層技術能力，那么在圖像編碼，網絡傳輸，圖像解碼效率方面就能夠盡量進行優化處理，是性能達到理想狀態，延時盡可能短。延時過大對球機云臺進行控制時候就很麻煩，試想在客戶端對云臺發出了轉動或者停止的指令，而圖像卻還沒開始變化或仍然還在變化，用戶體驗就會非常差。
高清機芯的色彩可以做到比模擬攝像機更加逼真，模擬信號傳輸過程中，亮色不能*分離，亮度信號摻雜色彩信號，導致畫面雜色斑點，而高清機芯就不會。模擬機芯PAL制式下625掃描線，去消隱后575線，目前上限達到540線左右已經是極限了，而數字高清機芯可達800線以上，分辨率高達百萬甚至千萬像素；高清機芯可以將視頻線、音頻線、控制線三線合一，采用一根網線代替，傳輸的是數字信號，傳輸過程不受電磁干擾，通過光纖收發器傳輸距離可以延伸到數公里之外，大大地節省了布線成本；高清機芯使用的圖像傳感器輸出的也是數字信號，與之對接的處理芯片可以直接對采集的數據進行編碼壓縮，不依賴于外部的模數轉換和編碼壓縮芯片，集成度大大提高，成本大大縮減；
模擬高線機芯應用分為兩種，一種是使用同軸線進行傳輸，一種是使用網線進行傳輸。后者需要增加一塊單獨的處理芯片來實現模擬轉數字信號，并進行視頻的編碼壓縮，涉及到硬件的對接和軟件數據傳輸協議的對接，會大大的增加產品的成本。使用同軸線傳輸可以繼承原來模擬系統的布線，系統組成和設備管理方式保持不變，如果原來的攝像機不是高線數的，就需要更換新的后端錄像存儲設備；預覽的是沒有壓縮過的視頻，所以會非常的清晰，而回放錄像因為壓縮處理也會有所損耗；采用同軸線傳輸的是模擬視頻信號，不適用于有電磁干擾的環境；傳輸的距離非常有限，一般不超過100米。
HD-SDI高清機芯和模擬高線的非常的相似，也可以使用原來模擬系統的布線，但是對后端錄像存儲設備會有更高的要求，如果不進行編碼壓縮，則對硬盤空間的消耗將會非常驚人，如果要進行編碼壓縮，對多路高清畫面同時編碼壓縮則對CPU的處理能力也會很高；如果回放的是編碼壓縮過的錄像，則畫質也會有明顯的損耗；
不論是模擬機芯，還是數字機芯，終呈現在客戶面前的是一個能夠實現預覽畫面，調取錄像，電視上墻，報警警示等功能的綜合監控應用管理平臺。對于普通用戶而言，平臺界面操作簡單，集成度高是主要需求。所以高清機芯后端應用是否豐富也是一個很重要的因素。目前高清攝像機各個廠家沒有統一的標準，ONVIF實現各種設備的無縫連接還需要一個過程。目前主要還是依靠有實力的工程商和廠家去推進各種設備的對接，對各種異構的系統進行資源整合。這種情況下，高清機芯廠家的一系列在市場上的各種應用得越多，那么對應的能夠和高清機芯對接的平臺軟件也越多，高清機芯是否支持ONVIF協議并持續更新，也決定了這款機芯將來能否和更多的后端設備進行無縫連接。
隨著百萬高清網絡攝像機的發展，攝像機芯片實現更多功能的同時，集成度也越來越高，隨之外圍器件會越來越少，功耗也會越來越低，高清數字機芯的應用也會越來越多。除了實現傳統智能球的功能以外，高清數字機芯本身作為一個數字化的產品，未來將更多集成智能化的功能，比如人數統計、觸發區、智能運動檢測、攝像機篡改檢測等功能。
