高清機(jī)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(jīng)過光電轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號輸出給芯片，芯片進(jìn)行一系列數(shù)字圖像信號處理(ISP)和數(shù)據(jù)壓縮之后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給后端解碼顯示設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)視頻預(yù)覽、錄像、回放等功能。通過機(jī)芯和球機(jī)云臺(tái)的對接，還能夠?qū)崿F(xiàn)云臺(tái)的各種控制，比如上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，變焦，聚焦，預(yù)制點(diǎn)，巡航等等更多更豐富的功能。
高清攝像機(jī)機(jī)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(shí)現(xiàn)圖像采集功能的圖像傳感器主要有低照度，寬動(dòng)態(tài)，BSI等技術(shù)；圖像處理(ISP)技術(shù)包括3A(自動(dòng)曝光，自動(dòng)白平衡，自動(dòng)聚焦)，邊緣增強(qiáng)，3D降噪，圖像的縮放、翻轉(zhuǎn)、亮度、色度、飽和度、對比度調(diào)節(jié)，還有數(shù)字寬動(dòng)態(tài)，數(shù)字放大，電子防抖等等；圖像編解碼技術(shù)主要有MPEG4，H.264，MJPEG，多碼流處理等等。
我們知道高清機(jī)芯與數(shù)碼相機(jī)和DV的開發(fā)技術(shù)有很大的共同點(diǎn)，隨著數(shù)碼相機(jī)和DV應(yīng)用的普及，上面這些技術(shù)也已經(jīng)非常成熟。同時(shí)安防行業(yè)有一些自己的特點(diǎn)，比如不可能在光線暗的時(shí)候不停地打閃光燈，大量的錄像也不能直接保存在攝像機(jī)上，大量的攝像機(jī)被分布在不同場景的各個(gè)角落而不是被用戶拿在手中等等。這就要求高清機(jī)芯的圖像傳感器在低照度，寬動(dòng)態(tài)上有更好的表現(xiàn)，由于高清機(jī)芯上CMOS逐漸占據(jù)主流，CMOS在低照度、寬動(dòng)態(tài)、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(yīng)用推出低照度的圖像傳感器，OV也有嘗試將在數(shù)碼相機(jī)上的BSI 技術(shù)導(dǎo)入到安防行業(yè)中，SONY也在逐步重視CMOS開始加大其研發(fā)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(huì)停止腳步，而是盡力克服這些難題去搶占市場的制高點(diǎn)。
高清機(jī)芯有幾項(xiàng)重要指標(biāo)是需要關(guān)注的，如功耗、低照度、延時(shí)、后端配套是否豐富等等。
功耗
不論是模擬機(jī)芯還是數(shù)字機(jī)芯，發(fā)熱是一個(gè)不得不考慮的問題。如果把機(jī)芯裝到一個(gè)密閉的球機(jī)里頭，再在球機(jī)外面裝上發(fā)熱的紅外燈板，就會(huì)熱上加熱。電子元器件都有一個(gè)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(jī)來說通過風(fēng)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(jī)，一定要測試機(jī)芯的發(fā)熱量，看看功耗發(fā)熱如何，這一點(diǎn)至關(guān)重要。
低照度
在安防行業(yè)監(jiān)控中不可能在光線暗的時(shí)候不停地打閃光燈。因此說，百萬高清沒有低照度特性，應(yīng)用就極為受限制。遇到光線偏暗時(shí)，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(jìn)補(bǔ)光，勢必會(huì)造成發(fā)熱量增加，長期在溫度過高情況下工作就會(huì)嚴(yán)重影響攝像機(jī)的使用壽命。
延時(shí)
只要是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，都有不同程度的延時(shí)，同樣720P高清畫面，有的攝像機(jī)延時(shí)只有0.11秒，而有的則高達(dá)0.4秒、0.7秒，說到這里，我們可能會(huì)奇怪，為什么同樣的分辨率卻有不一樣的延時(shí)呢?因?yàn)閿?shù)字?jǐn)z像機(jī)需要經(jīng)過三個(gè)過程，編碼、傳輸與解碼顯示。如果有自己編解碼算法開發(fā)能力與核心底層技術(shù)能力，那么在圖像編碼，網(wǎng)絡(luò)傳輸，圖像解碼效率方面就能夠盡量進(jìn)行優(yōu)化處理，是性能達(dá)到理想狀態(tài)，延時(shí)盡可能短。延時(shí)過大對球機(jī)云臺(tái)進(jìn)行控制時(shí)候就很麻煩，試想在客戶端對云臺(tái)發(fā)出了轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)就會(huì)非常差。
高清機(jī)芯的色彩可以做到比模擬攝像機(jī)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(dǎo)致畫面雜色斑點(diǎn)，而高清機(jī)芯就不會(huì)。模擬機(jī)芯PAL制式下625掃描線，去消隱后575線，目前上限達(dá)到540線左右已經(jīng)是極限了，而數(shù)字高清機(jī)芯可達(dá)800線以上，分辨率高達(dá)百萬甚至千萬像素；高清機(jī)芯可以將視頻線、音頻線、控制線三線合一，采用一根網(wǎng)線代替，傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，傳輸過程不受電磁干擾，通過光纖收發(fā)器傳輸距離可以延伸到數(shù)公里之外，大大地節(jié)省了布線成本；高清機(jī)芯使用的圖像傳感器輸出的也是數(shù)字信號，與之對接的處理芯片可以直接對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼壓縮，不依賴于外部的模數(shù)轉(zhuǎn)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(jī)芯應(yīng)用分為兩種，一種是使用同軸線進(jìn)行傳輸，一種是使用網(wǎng)線進(jìn)行傳輸。后者需要增加一塊單獨(dú)的處理芯片來實(shí)現(xiàn)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號，并進(jìn)行視頻的編碼壓縮，涉及到硬件的對接和軟件數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的對接，會(huì)大大的增加產(chǎn)品的成本。使用同軸線傳輸可以繼承原來模擬系統(tǒng)的布線，系統(tǒng)組成和設(shè)備管理方式保持不變，如果原來的攝像機(jī)不是高線數(shù)的，就需要更換新的后端錄像存儲(chǔ)設(shè)備；預(yù)覽的是沒有壓縮過的視頻，所以會(huì)非常的清晰，而回放錄像因?yàn)閴嚎s處理也會(huì)有所損耗；采用同軸線傳輸?shù)氖悄M視頻信號，不適用于有電磁干擾的環(huán)境；傳輸?shù)木嚯x非常有限，一般不超過100米。
HD-SDI高清機(jī)芯和模擬高線的非常的相似，也可以使用原來模擬系統(tǒng)的布線，但是對后端錄像存儲(chǔ)設(shè)備會(huì)有更高的要求，如果不進(jìn)行編碼壓縮，則對硬盤空間的消耗將會(huì)非常驚人，如果要進(jìn)行編碼壓縮，對多路高清畫面同時(shí)編碼壓縮則對CPU的處理能力也會(huì)很高；如果回放的是編碼壓縮過的錄像，則畫質(zhì)也會(huì)有明顯的損耗；
不論是模擬機(jī)芯，還是數(shù)字機(jī)芯，終呈現(xiàn)在客戶面前的是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)覽畫面，調(diào)取錄像，電視上墻，報(bào)警警示等功能的綜合監(jiān)控應(yīng)用管理平臺(tái)。對于普通用戶而言，平臺(tái)界面操作簡單，集成度高是主要需求。所以高清機(jī)芯后端應(yīng)用是否豐富也是一個(gè)很重要的因素。目前高清攝像機(jī)各個(gè)廠家沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ONVIF實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的無縫連接還需要一個(gè)過程。目前主要還是依靠有實(shí)力的工程商和廠家去推進(jìn)各種設(shè)備的對接，對各種異構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行資源整合。這種情況下，高清機(jī)芯廠家的一系列在市場上的各種應(yīng)用得越多，那么對應(yīng)的能夠和高清機(jī)芯對接的平臺(tái)軟件也越多，高清機(jī)芯是否支持ONVIF協(xié)議并持續(xù)更新，也決定了這款機(jī)芯將來能否和更多的后端設(shè)備進(jìn)行無縫連接。
隨著百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展，攝像機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)更多功能的同時(shí)，集成度也越來越高，隨之外圍器件會(huì)越來越少，功耗也會(huì)越來越低，高清數(shù)字機(jī)芯的應(yīng)用也會(huì)越來越多。除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)智能球的功能以外，高清數(shù)字機(jī)芯本身作為一個(gè)數(shù)字化的產(chǎn)品，未來將更多集成智能化的功能，比如人數(shù)統(tǒng)計(jì)、觸發(fā)區(qū)、智能運(yùn)動(dòng)檢測、攝像機(jī)篡改檢測等功能。
