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Eine weitere Unterscheidung ist bei der Bezeichnung des "Layers" zu treffen. Die Forschungen an der MPEG-I Audiokompression werden in drei sogenannte Layer unterteilt, wobei MPEG-I Layer 1 die ältesten und MPEG-I Layer 3 die jüngsten Forschungsergebnisse präsentiert. Die Komplexität der Kodierung und Verringerung der Dateigröße bei gleichbleibender Qualität steigen von Layer 1 zu Layer 3.
Mit Layer 1 kann eine Datenkompression von 1:4 erreicht werden, ohne einen qualitativen Verlust hinzunehmen. Layer 2 erreicht dagegen schon eine Kompressionsrate von 1:6 bis 1:8 und Layer 3 sogar eine Kompression von 1:10 bis zu 1:12.
MPEG-I Layer 2 und Layer 3 werden am Häufigsten verwendet und sind an den Dateiendungen .mp2 und .mp3 zu erkennen.
Für alle drei Layer gilt, dass die Codierung stark asymmetrisch ist. Das bedeutet: der Aufwand ist beim MP3-Encoder (= das Programm zur Komprimierung und Umwandlung der Audiosignale) deutlich höher als beim MP3-Decoder (= das Programm zum Entpacken und Ablesen der komprimierten MP3-Dateien). Da alle während des Kodierens errechneten Werte in der MP3-Datei abgespeichert werden, beschränkt sich die Arbeit des Decoders auf die Interpretation dieser Werte.
Gemeinsam ist allen drei Layern die Unterstützung folgender Sampleraten: 32, 44,1 oder 48 kHz.
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