Credo che nella tua considerazione di partenza manchi un parametro fondamentale, la gola.
Gola grande accresce libertà di respiro, volume, tono; esalta registro alto (le misure più grandi esaltano anche il registro basso)
Gola piccola aumenta la resistenza, brillantezza; livella i registri alti.
Per quanto riguarda la penna, cit. da Bach Guida Bocchini:
La penna di un bocchino nasce da una relazione tra bordo, forma della tazza e gola, e all'obbligo del foro dello strumento sul quale il bocchino verrà usato. Se la penna di un'imboccatura è troppo piccola, il registro alto sarà soffocato e generalmente troppo piatto. Se la penna è troppo grande, l'imboccatura non avrà resistenza sufficiente e l'appoggio delle labbra del suonatore sarà presto stanco. L'uso dei termini generali grande o piccolo per descrivere le penne deve essere visto dal punto di vista della qualità del suono. Non è davvero possibile identificare le penne con una misura di "taglia" perché variano anche in forma e conicità. Varie combinazioni di misure, sagome, e conicità obbligano il timbro a diventare più scuro o più brillante, aumenta o abbassa l'intonazione nell'uno o più registri, aumenta o diminuisce il volume.