Após um ano de busca, finalmente encontrei uma resposta. Para isso, você precisará do Blender. Estou usando 2.56 beta.
Abra o Blender e mude para o Editor de Vídeo
Adicione um vídeo ao editor
Para facilitar as coisas, combine os clipes de áudio e vídeo (faça um meta-clipe)
Com o clipe selecionado, adicione um efeito de controle de velocidade
Nas propriedades de efeito no lado direito, primeiro desmarque "Alongar ao comprimento da faixa de entrada". Em seguida, passe o mouse sobre o fator de velocidade e pressione "I" no teclado. Este campo ficará amarelo.
Mova para um ponto diferente no filme. Altere o valor no campo Speed Control e, em seguida, passe o cursor sobre o campo e pressione a tecla "I" novamente. Você verá o gráfico no lado esquerdo mudar para refletir suas ações
Faça isso mais algumas vezes e você acabou de alterar a velocidade do seu filme usando quadros-chave!
Existem muitos relatórios de bugs e solicitações de recursos em programas para facilitar a edição de quadros-chave da velocidade dos filmes:
Openshot Bug 524364 Bug 506096
Kdenlive Bug 336 Bug 397 Bug 289
VLMC Bug 205
Novacut Bug 680865