马头琴属于弦乐器，它的发音方式是使拉紧的琴弦和弓摩擦产生振动经音箱共鸣而产生。音质，传统马头琴都是以皮子蒙面，没有低音梁、音柱及角木等，因此弹奏时琴弦振动在箱内共鸣而发出声音的共鸣箱，是马头琴的主要部件，它的制作好坏以及材质与发音的大小、音质好坏有密不可分的联系，共鸣箱的原料多选用杉木、梧桐、松木为面板，经济而实惠。
音量，根据杨氏模量公式，（f为弹奏时弦的张力，u为弦的线密度），弦的数量一定时，张力越大拉紧弦中的音波速度越大，振动频率变大，音调就会变高；张力一定时弦的密度越大，拉紧弦中的音波速越小，振动频率变小，音调也就变低。弦乐器是将弦的两端固定，发音时振动的波动只在这个区间。依据L=n/2，（L为波长，n为级数），f=v/λ。琴弦在振动发音时，波长如果大，就会发出频率低的声音；当按住琴弦的某点，波长变小，频率变大，从而发出高音调。传统马头琴有些时候通过手指按压琴弦的力度来改变琴弦的张紧程度，从而改变音量的高低。
音效，马头琴发声的声波在空气中的传播速度与温度有关，温度越高，传播速度越大。当外界温度变化时，导致振动速度变化，从而导致马头琴音调发声微小变化，非专业者难以听出其变化。因此，马头琴发音效果的稳定性主要和面板的尺寸和吸湿能力的强弱有关。那么在考虑马头琴制作工艺的话，则须考虑空气湿度。在外界环境的变化影响下降低面板的吸湿性能，提高木材的尺寸稳定性，这样马头琴发出的音色及音质才会稳定，更具有感染力，即发音效果更佳。
形制结构及工艺的革新随着现代音乐形式以及制作材料的发展，马头琴的种类也变得越来越多，但在外观形状上并没有很大的改变。但是，选材脱离了地域局限，使用枫木、榉木做侧板、背板及琴杆，普通面板用梧桐木，白松用来制作高档的，琴轴用红檀、黑檀制作。工具与传统马头琴制作时选用的工具基本致，但毋庸置疑的是一些形制一样的基本构件已经进行半机械化生产。在胶粘剂的选择上除了白乳胶，还有使用少量的、胶。
马头琴的琴弦由最初的马尾丝转变为尼龙绳，已成为现代马头琴的琴弦，研究者将定弦提高了四度音程，扩大了音域，有高音、中低音、低音等7种，大人琴和小孩琴的规格。蒙古族马头琴演奏家和乐器制作者硏究制成了高音马头琴、木面马头琴、中音马头琴和膜板马头琴等多种拉弦乐器。
传统马头琴琴箱的4个框子是用木头做得，由一整块木材所制，两边蒙皮，琴杆竖直，受天气情况影响大；现代马头琴的音箱用4块木板拼接而成，面改为木板，用白马尾或者尼龙绳为琴弦，演奏起来技巧更加灵活，音准更为精确。由于加工形制和选材的可控性使得现代马头琴造型、音色基本接近，声音浑厚、明亮且有力度。
发音特性：1.音源。琴弦是马头琴的音源，通过与琴杆来回摩擦发出响声，然后传至琴箱而发音，琴弦的松紧度也决定了琴的好坏。马头琴的琴弦选用0.8毫米的尼龙绳，一簇为粗弦丝；一簇为细弦，130丝。高音弦的马头琴尼龙丝少，低音弦的尼龙丝多。演变过程中，琴弦的梳理十分重要，无论交叉还是拧动，琴弦不会因为自身振动而发音，并且只有琴弦梳理通顺，在演奏中才不会有杂音的出现。无论马头琴怎样转变，音色与质量都是必考虑的因素。
2.用材。马头琴的材料决定它的特性，面板材料决定了它的价格高低及质量的好坏，从传统马头琴到现代马头琴的出现，马头琴的面板由动物蒙皮到木板材料。演奏家齐·宝力高与琴师段廷俊确定以梧桐木作为琴的面板。梧桐木的纹理色泽光亮，导音效果好，是各种乐器的不二之选。
演变的木质马头琴共振效果与木板的共振力强弱有关，木材的传声速度与共振力成正比，传音越快，共振力越强。为了使它共振力效果更好，制作面板时考虑振动的影响。在梧桐木的基础上，杉木也是另一种选择，其不论在径向还是纵向振动都能使马头琴发出更好的音色。
3.环境。依据外界环境中的相对湿度，木材具有吸湿特性。湿面板湿度会影响着马头琴的音色是否稳定。木材易吸湿开裂，使用中需保证含水率的平衡。演奏现场中的马头琴面板材料的转变，同时木材也经过了不断地尝试，以确保所选用的木材不会受空气湿度的影响，进而影响演奏中琴音的稳定发出。松木、桐木及杉木稳定性较好，经过再次处理，可保证木材面板在演奏中的稳定效果。
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