黑膠唱片上的訊號在溝槽的兩側，要經過讀取，等化，放大的過程，最後才由喇叭/耳機發聲。讀取的方式，主要是由唱頭的針尖與溝槽接觸，藉由唱盤轉盤的轉動，使兩者產生相對運動而使針尖振動。極少數例外的情況是用雷射光束，與溝槽無實質接觸。
黑膠唱頭針尖之運動，目的在於遵循溝槽的起伏，來重現當初刻片刀的軌跡。兩者軌跡越接近，失真就越小，傳真度越高。這是反向回溯刻片過程之能量轉換過程，將機械動能轉為電能訊號，再傳遞至下游的唱頭放大器，前後級擴大機等。
機械動能的來源是唱盤，它提供唱頭發電的能量。因為唱頭是被動元件，在唱盤不轉動的靜止狀態時，由於沒有外來能量來源，本身無法發出訊號。唱盤之轉動，提供恆定之能量，使針尖遵循溝槽訊號振動，帶動針桿及發電機構。以能量供應模式來看，唱盤角色類似於後級擴大機。它要提供穩定能量，再讓訊號加諸其上（modulate），傳送至下游器材。因此能量之純淨度，會直接影響訊號品質。首先轉盤的轉速要準確，播放出的訊號頻率才能與原始刻片時相同。而且轉速要穩定，顫抖率（flutter）與飄移率（wow)都要越低越好。唱盤的避震，除震也甚為重要，否則外來震動雜訊會傳遞至播放中的唱片表面，被唱頭唱針拾取而進入訊號中，再傳遞至下游器材。另外還要考慮的是，基於能量不滅定律，唱頭與溝槽接觸摩擦的發電過程，會造成能量損耗，唱盤的轉盤必須補充並維持能量，才能保持轉速平穩。這也是不同驅動方式與扭力高低的唱盤，會造成音質不同的原因之一。而唱盤各種驅動方式各有其先天的優點缺點，以後會再作分析。
唱頭發電，將動能能量轉換為電能的方式，主要有以下幾種。第一大類為傳統電磁方式，運用法拉第定律，線圈與磁鐵相互運動，切割磁力線發電，發電量與針尖移動速率成正比。相互運動的方式又可概略分為：
· 動圈（MC：Moving
Coil）：線圈（內部可能還包著鐵芯來加強磁力）固定於針桿後端，播放時兩者連帶一起運動，切割過磁鐵的南北磁極之間形成的磁力線，線圈就會感應出電流。線圈質量必須要很輕，才不會妨礙針桿動，因此線圈繞線數少，故而MC唱頭的輸出一般都相當低。
· 動磁（MM：Moving
Magnet）：針桿後端有磁鐵附著，磁鐵與針桿運動時，周遭有幾個線圈會感應出電流。
· 動鐵（MI：Moving
Iron）：與MM類似，只是針桿後端附著的是本身不帶磁的鐵質，去感應附近的磁鐵而產生磁力作用。
第二大類為較不常見的非電磁方式：
· 光電（Optical）：以發光LED照射類似太陽能發電的感光元件，針桿運動時藉由固定在針桿上的遮光板，改變投射在感光元件上的光量，進而產生高低不同的發電量產生電能訊號。與一般電磁發電的主要不同處，在於發電量與針尖位移成正比，而非移動速率。因此在放大與等化訊號時，要以不同方式處理。
· 壓電（Piezoelectric），陶瓷（Ceramic）等不常見方式，限於篇幅在此不討論，有興趣瞭解者可以上網搜尋資料。
另外還有像是日本ELP廠以純光學雷射讀取，與唱片溝槽無針尖接觸。由於使用者更稀少，在此也不作討論。
下圖是一個MC唱頭，除了一般容易看見的針尖針桿之外，唱頭內部構造的主要組成部分。磁鐵（magnet）的前後有磁極（poles）將磁力延伸至線圈的前後方，於兩個磁極之間形成磁場，線圈（coil）運動時會切割磁力線而在線圈內發電。阻尼（damper）之功能，在於抑制多餘震動，並且形成槓桿支點，支撐針桿及線圈之運動。阻尼的彈性及軟硬性質，對唱頭運作及其音質有直接且深遠影響，例如循軌能力，播放針壓，順服度，低頻共振頻率，高頻共振頻率，等等。阻尼的材質，多數以橡膠為主要成分，混入其它材質以調節彈性，制動性與剛性軟硬程度等。各唱頭廠牌所用的阻尼都有其獨特的配方，也會形成該廠唱頭的音質個性。
另外在唱頭內部針桿最後端，從圖裡看不見的一個重要組件是懸吊（suspension）。多數是一細小的鋼絲，其主要之功能在於固定/保持針桿角度，並維持線圈與阻尼的相對位置與壓力，且對唱頭音質有微調的效果。有時看到一些唱頭的針桿歪斜或角度太陡/太低，主要就是懸吊鋼絲的張力太緊或太鬆，所導致的後果。
唱頭的各個零組件，製造過程都會有誤差。而將零組件組裝，多數還是由手工達成，使得產生誤差的可能性更多：
· 針尖研磨誤差：目前世界上各廠牌的唱頭針尖，都由少數幾家OEM廠供應。針尖幾乎是鑽石材質，較低價的由鑽石粉末製成，較高價者由整個鑽石去切削，最後都再研磨成各種形狀的針尖。而加工研磨時，必然會有某種程度的誤差，且每個樣本的誤差程度會有些許不同。
· 針尖安裝角度誤差：OEM會根據唱頭廠的要求，將所指定的針尖種類裝在指定的針桿材質。針桿的材質選擇很廣泛，包括有鋁，硼，碳纖維，鑽石等。針尖安裝在針桿上，也會有一些誤差。有三個可能旋轉軸向，分別會影響到azimuth ，VTA/SRA，與 zenith角度。這些會在後續講到唱頭設定的各種參數時，再進一步討論
· 針桿安裝角度誤差：唱頭製造廠將OEM提供的針尖/針桿組合，安裝至唱頭的發電機構時，多數還是由人工在顯微鏡下操作完成，因此產生誤差的機率相當高。誤差也是有三個可能旋轉軸向，影響到上述的三個角度，爾後會詳細討論。
· 發電機構：各組件包括線圈繞製，磁鐵的製作/安裝角度，以及各組件的相對位置等，都會有誤差。
· 唱頭外殼：頂部安裝面的平整度，安裝螺絲孔位置等，也會有誤差。
因此，在安裝唱頭時必須藉各種工具觀察/測量，在得知有誤差時採取補償措施，之後會有深入的討論。
唱頭還需要安裝於唱臂，才能運作。唱臂所扮演的的角色，是提供讓唱頭得以穩定運作之平台。要注意的一個要點是，唱頭在唱片表面由外至內的移動，其動力來源與刻片頭不同。刻片頭往內的移動是由刻片機所控制，讓溝槽成為逐漸往內的螺旋。而唱頭受溝槽牽引，是被動的受牽引而逐漸往內。這就對唱臂形成了兩種互相矛盾之需求，一方面唱頭針尖/針桿及發電機構在動作時，唱臂必須穩定，避免隨之運動而失去溝槽的訊號內容。另一方面，唱片溝槽帶動唱臂往內漸漸移動的過程，會因中心孔偏移內外擺動，或者唱片表面不平而上下移動，這時又必須靈活對應。因此唱臂的質量不能太小，也不能太大。
唱臂與唱頭搭配，要考慮的因素之一就是兩者加起來的質量與唱頭的順服度（compliance）。一般而言，唱頭順服度低，阻尼硬者，多數需搭配較高質量的唱臂。從直觀角度來看，唱頭阻尼硬的話，唱臂如果太輕，就容易被針桿的運動所帶動。而唱頭順服度高，阻尼軟者，多數需搭配質量較低的臂，唱頭要左右或上下隨唱片溝槽移動時才不會被重質量的臂「拖住」。
從物理/機械學理來看，唱頭與唱臂合起來是一個彈簧/重錘/阻尼系統，本身會有一個自然共振頻率，或稱低頻共振點。這個共振點的頻率高低，主要是由兩者合起來的質量與唱頭本身順服度所決定。這個頻率要控制於8至12Hz之間，以10Hz最理想。共振點太低，例如將阻尼軟的唱頭裝在質量高的唱臂時，就會接近唱片不平或偏心的頻率，可能引發共振而抖動甚至跳針。而且一般而言，還會造成一些高頻音質方面的問題。而將阻尼硬的唱頭裝在輕質量的唱臂，則共振點會太高，接近音樂裡的極低頻訊號，而形成的共振會使低頻顯得肥大渾濁。因此將唱頭安裝於一支唱臂上之前，要先作這方面的考量。至於如何去計算或測量一個唱頭唱臂組合的低頻共振頻率，之後會有詳細的說明。
