Короткий ответ: нет и нет.
Ваш вариант - это фильтр. Фильтры в FFmpeg работают только с раскодированными данными. С закодированными данными могут работать только т.н. Bitstream фильтры, но возможности их ограничены.
А по сути, каждый последующий байт закодированного фрейма зависит от соседей, а теперь просто представьте, как бы вы добавили поля слева и справа да так, что бы декодер не сошёл с ума. Это всё равно, что дописать в текстовый файл в ZIP архиве текст, пришлёпывая что-то по бокам к самому ZIP архиву. Это ответ на вопрос - "можно ли в принципе?".
Что-то похожее можно было бы сделать, добавить просто ещё один видео стрим с чёрной картинкой, но это нужна поддержка со стороны проигрывателя, что бы он как-то понял, что нужно отобразить чёрный стрим, а по верх него уже другой стрим, да ещё и в нужном положении... Но если он (проигрыватель) обладает таким знанием, то смысл второго стрима сразу теряется - можно сразу рисовать на большем полотне нужную картинку :)
Можно попробовать пришлёпать свои методанные к стриму, типа геометрии и смещения, что бы целевой проигрыватель понял, что нужно рисовать по другому, но это тоже нужна поддержка со стороны проигрывателя.