Наверное лучший комбайн для обработки и кодирования видео - это ffmpeg, полноценных биндингов для питон нет (есть прослойки, вызывающие exe файл)
типа таких, все остальные способы потребуют заметных усилий чтобы к примеру
завести аппаратное ускорение на основе gpu или поддержать какой-нибудь экзотический контейнер или кодек.
Т.е. если ты ограничишь задачу определенными кодеком и контейнером, то думаю можно будет найти другой инструмент, но скорее всего это будет не python
p.s. чтобы реализовать
увеличение fps видео, построенное на основе меньшего количества кадров, путем генерации новых изображений из соседних, нужно использовать технологии под названием
"motion interpolation" или "optical flow", в ffmpeg для этого есть фильтр
minterpolate 
