La campana è uno strumento musicale della famiglia degli idiofoni, che emette il suono grazie alla percussione esercitata dal battaglio sul suo corpo. La percussione causa nel vaso sonoro una deformazione, impercettibile alla vista, e quindi una serie di vibrazioni prolungate nel tempo, progressivamente decrescenti fino al ritorno dello stato di quiete.

Lo spettro sonoro della campana è molto complesso poiché la particolare forma del vaso genera un insieme di modi di vibrare diversi, detti "toni parziali", che originano contemporaneamente diverse note.

Il punto di percussione del battaglio determina l'andamento e la direzione delle diverse onde vibranti, generando una mappatura decisamente complessa di Zone Ventrali (di massima energia) e Zone Nodali (di energia nulla), diverse per ogni parziale.

La nota della campana è in realtà una percezione psicoacustica dovuta alla somma di tutti i parziali sviluppati dalla campana; questa, viene chiamata "Nota Nominale" e con questa si identifica il "nome musicale" della campana.

Una buona campana sviluppa oltre 50 toni parziali, ed i principali, quelli più intensi, vengono definiti secondo la loro altezza musicale rispetto alla Nominale: Prima, Terza minore, Quinta, Ottava Superiore ed Ottava Inferiore. Ad esempio: una campana la cui nota nominale è Do3, ha toni parziali che corrispondono rispettivamente alle note Do3, Mib3, Sol3, Do4 e Do2. Più l'altezza di questi toni parziali corrisponde all'intervallo musicale, e quindi i toni parziali formano un accordo musicale preciso, più il suono della campana risulterà gradevole.

I suoni presentano tre importanti caratteristiche: Altezza, Intensità e Timbro, indispensabili per definire le peculiarità di ogni nota.

La durata di un suono viene convenzionalmente suddivisa in tre momenti: nella campana, analogamente a quanto avviene negli strumenti a percussione, il momento transitorio di attacco coincide con il brevissimo istante del tocco di battuta del battaglio. Il momento centrale, il regime stazionario, è praticamente nullo, in quanto una volta staccatosi il battaglio nessuna energia mantiene costante la vibrazione (non è così negli strumenti a fiato o nella voce umana). Assume invece particolare importanza il momento transitorio di estinzione, di durata considerevole, che inizia un istante dopo il tocco di battuta e termina con il ritorno allo stato di quiete, durante il quale si evidenziano le caratteristiche del suono e la distribuzione dei toni parziali.

In fase di progettazione di una campana, si prevede il risultato finale in base alla destinazione della stessa. Infatti, se la campana verrà inserita in un concerto esistente, per lasciare "l'identità sonora" del concerto inalterata, bisognerà fare in modo che la nuova campana abbia caratteristiche timbriche e di sagoma similari alle altre campane del concerto.

Una volta progettata la campana e la relativa sagoma, bisogna considerare gli altri fattori che condizionano la resa ed il risultato finale.

La precisione di esecuzione nelle varie fasi di lavorazione e il materiale impiegato sono due aspetti fondamentali. Le campane sono realizzate in bronzo, una lega che può avere composizioni diverse ma che, in questo caso, deve necessariamente essere formata da rame (Cu) e stagno (Sn). Quest'ultimo, di colore bianco argenteo, possiede elevate proprietà acustiche grazie alla sua elevata elasticità. Il rame invece, di colore rosso chiaro, è più resistente del primo ma ha meno proprietà acustiche. Il bronzo unisce le proprietà acustiche dello stagno con la resistenza del rame, formando un materiale perfetto per le sue alte proprietà acustiche e la sua alta resistenza alla rottura, fondamentale per evitare incrinature precoci delle campane stesse.

Decisiva risulta la fase di fusione della campana, ad oltre 1000 °C, nella quale la lega deve mantenere determinate caratteristiche, e la successiva fase di raffreddamento del bronzo, che deve mantenersi per il giusto tempo, al fine di permettere la formazione della tessitura dei cristalli metallici.

L'ultima fase consiste nella rettifica dei toni parziali, per correggere la campana appena fusa e portarla al definitivo risultato, così come da progetto. Questa viene effettuata asportando meccanicamente delle millimetriche quantità di bronzo dall'interno del vaso sonoro, a delle altezze studiate appositamente per la correzione dei singoli toni parziali.

Infine la nuova campana, raggiunto il risultato definitivo, viene collaudata verificando che il timbro sia omogeneo, non vi siano battimenti nella vibrazione e quest'ultima abbia un andamento decrescente, con il tono parziale di ottava inferiore di durata adeguata alle dimensioni della campana fino al raggiungimento dello stato di quiete.