// 0000 - это ноль
alert(~0) // -1
// Но если заменить каждый бит на противоположенный: 1111 - 15.
// Почему так?

alert(~1) // -1

• Переполнение. Целочисленные переменные (в javascript такие "возникают" во время побитовых операций) имеют фиксированный размер. Если прибавить очень большое число, непоместившиеся биты "обрежуться", в частности (правила по аналогии с десятичной системой):
  
  Код:

  ---

  0101b
+
10000b
------
 0101b

  ---

• Дополнительный код (дополнение до двух) - распространенный формат, в котором хранятся отрицательные числа. Половина значений отводятся под положительные числа, половина - под отрицательные:
  
  Код:

  ---

  1000b (-8) .. 1111b (-1), 0000b, 0001b (1) .. 0111b (7)

  ---

  Соответственно, чтобы получить отрицательное число, надо вычесть модуль из нуля, или, что то же самое, из 10000b (16) (в случае 4-битных чисел, в общем случае из 2^N, где N - количество битов):
  
  Код:

  ---

  10000b
-
 0010b
-------
 1110b

  ---

• Дополнение до единицы - еще один формат, нераспространенный. Модуль числа получается с помощью операции NOT, например:
  
  Код:

  ---

  ~0001b = 1110b
~0010b = 1101b

  ---

  т.е. получается следующая картина:
  
  Код:

  ---

  1000b (-7) .. 1110b (-1), 1111b (-0), 0000b, 0001b (1) .. 0111b (7)

  ---

  и 1) отрицательные числа как бы смещены на один влево, 2) на образовавшемся месте появился отрицательный ноль
• ~a = 1111b - a (хз, почему так получается), 1111b = (10000b - 1) ("разница" между форматами равна единице)
  
  Код:

  ---

  1111b
-
0001b
-----
1110b

  ---

alert(~2) // -3
alert(~3) // -4
alert(~4) // -5

0001 = 1
~0001 = 1110 = -2, проверим это:
1111 = -1,
1110+
1111
====
1101 = -3, т.к. 0101 = 3, у нас 4 бита, 1 бит - знаковость, значит 1101 = -3
чтд: 1110 = -2