Ich weiß, dass es Mencoder (Teil des mplayer-Projekts) und ffmpeg gibt, die beide das können.
ffmpeg ist ein großartiges (Open-Source-)Programm zum Erstellen aller Arten von Videos und zum Konvertieren eines Videotyps (in diesem Fall eine Bildfolge) in andere Videotypen.
Normalerweise wird es von der Befehlszeile aus verwendet, aber das ist wirklich nur ein Wrapper um seine internen Bibliotheken. Es ist ausdrücklich für die Verwendung innerhalb eines anderen Programms verfügbar.
Es gibt auch Python-Bindungen, die die c-API umschließen, obwohl dieses spezielle Projekt nicht die beste Unterstützung zu bekommen scheint (es gibt wahrscheinlich andere Projekte, die dasselbe tun).
Es gibt auch diesen Link, wo jemand ffmpeg verwendet hat, um etwas Ähnliches wie das zu tun, wonach Sie suchen.
GStreamer ist eine beliebte Wahl. Es ist ein vollständiges Multimedia-Framework ähnlich wie DirectShow oder QuickTime, hat den Vorteil, dass legal lizenzierte Codecs verfügbar sind, und hat ausgezeichnete Python-Anbindungen.