Lo harías con virtualdub o virtualdubmod (prefiero éste). Vas al menú video y marcas Full Processing Mode. Si también quieres descomprimir el audio, vas al menú Streams -> Stream list (en virtualdubmod) y lo pones también en Full Processing Mode. Luego vas a File -> Save as... y guardas el nuevo AVI.
Eso sí vas a necesitar bastantes GB en tu disco duro, pues el fichero descomprimido será algo descomunal, ya lo verás. Quizá te convenga hacerlo a trozos.
Saludos
